KR20160029094A - Etching agent, etching method and etching agent preparation liquid - Google Patents
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Abstract
본 발명은 티타늄계 금속과 금속 구리 또는 구리 합금을 갖는 반도체 기판에 대해 사용한 경우라도, 과산화수소의 분해가 억제되며, 액의 수명이 길고, 에칭제 중의 과산화수소의 농도를 컨트롤할 필요성이 적은, 반도체 기판상의 티타늄계 금속용 에칭제 및 에칭 방법, 그리고 과산화수소와 혼합하여 사용하기 위한 에칭제 조제액을 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명은 (1) 적어도 (A) 과산화수소, (B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제, (C) 알칼리 금속 수산화물, (D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산을 포함하는 수용액으로서, 티타늄계 금속과 이 티타늄계 금속의 상부에 금속 구리 또는 구리 합금을 갖는 반도체 기판상의 티타늄계 금속용 에칭제, 이 에칭제를 사용하는 것을 특징으로 하는 에칭방법, 및 과산화수소와 혼합하여 사용하기 위한 에칭제 조제액에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor substrate in which the decomposition of hydrogen peroxide is suppressed, the lifetime of the liquid is long, and the necessity of controlling the concentration of hydrogen peroxide in the etchant is small, even when used for a semiconductor substrate having a titanium-based metal and a metal copper or copper alloy. An etching agent for a titanium-based metal, an etching method for the titanium-based metal, and an etching solution for mixing with hydrogen peroxide. (B) a phosphonic acid chelating agent having a nitrogen atom in its structure, (C) an alkali metal hydroxide, (D) a cationic chelating agent having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups An etching agent for a titanium-based metal on a semiconductor substrate having a titanium-based metal and a metallic copper or a copper alloy on the titanium-based metal, and an etching agent comprising the titanium-based metal and the etching agent, To an etchant preparation liquid for use in combination with an etchant.
Description
본 발명은 티타늄(이하, Ti로 약칭하는 경우가 있다.)계 금속을 갖는 반도체 기판에서의 티타늄계 금속 가공에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 예를 들면 금속 티타늄, 티타늄-텅스텐(이하, TiW로 약칭하는 경우가 있다.) 합금 등의 티타늄계 금속과 이 티타늄계 금속의 상부에 금속 구리 또는 구리 합금을 갖는 반도체 기판 상의 티타늄계 금속용 에칭제 및 에칭방법 등에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a titanium-based metal processing in a semiconductor substrate having titanium (hereinafter sometimes abbreviated as Ti) -based metal, and more particularly, to titanium metal, An etching agent for a titanium-based metal on a semiconductor substrate having a titanium-based metal such as an alloy and a metal copper or a copper alloy on the titanium-based metal, an etching method, and the like.
실리콘 반도체로 대표되는 반도체 소자는 시장의 요구, 예를 들어 고성능화, 소형화 등에 대응하여 미세화, 고집적화가 진행되어 오고 있다. 미세화, 고집적화됨에 따라, 미세한 배선 패턴을 형성하는 금속으로서, 배선 저항이 적은 구리가 주로 사용되고 있다. 이와 같은 구리 배선에 대한 배리어층으로서는 금속 티타늄으로 이루어진 금속층(금속막), 금속 텅스텐으로 이루어진 금속층(금속막), 이들 금속의 합금층(합금막) 등이 알려져 있다.BACKGROUND ART [0002] Semiconductor devices typified by silicon semiconductors have been progressing in miniaturization and high integration in response to demands of the market, for example, high performance and miniaturization. Copper having a small wiring resistance is mainly used as a metal forming a fine wiring pattern as the wiring is miniaturized and highly integrated. As the barrier layer for such copper wiring, a metal layer (metal film) made of metal titanium, a metal layer (metal film) made of metal tungsten, and an alloy layer (alloy film) of these metals are known.
금속 배선의 형성 프로세스에서는 이와 같은 배리어층을 구성하는 금속을 에칭할 필요가 있으며, 종래에는 이들 금속을 에칭하기 위한 에칭액으로서, 예를 들면 불산과 과산화수소의 혼합액이나 인산과 과산화수소의 혼합액과 같은 산성 에칭액 등이 사용되어 왔다.In the process of forming a metal wiring, it is necessary to etch the metal constituting such a barrier layer. Conventionally, as an etching solution for etching these metals, for example, an etching solution such as a mixed solution of hydrofluoric acid and hydrogen peroxide or a mixed solution of phosphoric acid and hydrogen peroxide Etc. have been used.
그러나, 과산화수소는 예를 들어 구리, 은, 금 등의 금속에 의해 과산화수소의 분해가 촉진되기 때문에, 과산화수소를 포함하는 에칭액은 액 수명이 짧고, 에칭액 중의 과산화수소의 농도를 적절하게 컨트롤할 필요가 있는 등의 문제점을 갖고 있는 것으로 알려져 있다.However, since hydrogen peroxide accelerates decomposition of hydrogen peroxide by, for example, metals such as copper, silver and gold, the etchant containing hydrogen peroxide has a short liquid life and needs to appropriately control the concentration of hydrogen peroxide in the etchant Which is known to have problems.
또한, 과산화수소를 포함하는 에칭액은 과산화수소가 분해된다는 문제점 외에도, 구리 배선의 표면을 산화시키거나 구리 배선 등의 금속 배선 등을 부식시키는 등의 문제점도 가지고 있는 것으로 알려져 있다.In addition to the problem that hydrogen peroxide is decomposed, an etching solution containing hydrogen peroxide is also known to oxidize the surface of the copper wiring and to corrode metallic wiring such as copper wiring.
이러한 문제점에 주목한 에칭액 또는 에칭제로서, 종래부터, 예를 들면 특정 량의 과산화수소와 특정량의 인산염으로 이루어진 TiW를 에칭하기 위한 에칭액(예를 들면 특허문헌 1 등), 과산화수소와 킬레이트제를 함유하는 용액으로 이루어진 반도체 기판상의 Ti계 막용 에칭제(예를 들면 특허문헌 2 등), 특정량의 과산화수소와 특정량의 포스폰산계 화합물로 이루어진 표면처리제(예를 들면 특허문헌 3 등), 배선 또는 전극용의 양호한 전도성을 갖는 금속의 존재하에서 적어도 과산화수소수 및 알칼리 성분을 함유하고 pH가 7 이하인 것을 특징으로 하는 텅스텐 및/또는 티타늄-텅스텐 합금을 에칭하기 위한 에칭액(예를 들면 특허문헌 4 등), pH가 3.0 이상 7.0 이하인 산성 영역의 수용액으로서 과산화수소, 알칼리 금속이온 및 방청제를 함유하는 것을 특징으로 하는 에칭제(예를 들면 특허문헌 5 등), pH가 7.0 초과 8.0 이하인 알칼리성 영역의 수용액으로서 과산화수소 및 가성 알칼리를 공급원으로 하는 알칼리 금속 이온을 함유하는 것을 특징으로 하는 에칭제(예를 들면 특허문헌 5 등), 에칭되어서는 안되는 금속의 존재하에서 티타늄 또는 티타늄 합금을 에칭하기 위한 에칭액으로서, 특정량의 과산화수소, 특정량의 인산, 특정량의 포스폰산계 화합물 및 암모니아로 이루어진 수용액인 티타늄 또는 티타늄 합금 피막의 에칭액(예를 들면 특허문헌 6 등), 과산화수소, 히드록실기를 갖는 포스폰산계 킬레이트제 및 염기성 화합물과, 구리 부식 방지제 및/또는 특정량의 히드록실기를 갖는 포스폰산계 킬레이트제 이외의 산화력을 갖지 않는 2종 이상의 음이온 종을 적어도 포함하는 용액으로 이루어진 반도체 기판용 에칭제(예를 들면 특허문헌 7 등) 등이 알려져 있다.As an etchant or an etchant noting such a problem, an etching solution (for example, Patent Document 1 or the like) for etching a TiW composed of a specific amount of hydrogen peroxide and a specific amount of phosphate, (For example, Patent Document 2) on a semiconductor substrate made of a solution containing a specific amount of hydrogen peroxide and a specific amount of a phosphonic acid-based compound (for example, Patent Document 3) An etchant for etching a tungsten and / or titanium-tungsten alloy (for example, Patent Document 4) containing at least hydrogen peroxide water and an alkali component in the presence of a metal having good conductivity for an electrode and having a pH of 7 or less, , an aqueous solution of an acidic region having a pH of not less than 3.0 and not more than 7.0, characterized by containing hydrogen peroxide, an alkali metal ion and a rust inhibitor (For example, patent document 5), an etching agent containing an alkali metal ion as a source of supply of hydrogen peroxide and a caustic alkali as an aqueous solution of an alkaline region having a pH of more than 7.0 but 8.0 or less 5), an etchant for etching a titanium or titanium alloy in the presence of a metal which should not be etched, is an etchant for etching titanium or titanium, which is an aqueous solution consisting of a specific amount of hydrogen peroxide, a specific amount of phosphoric acid, a specific amount of phosphonic acid- (For example, patent document 6), hydrogen peroxide, a phosphonic acid-based chelating agent having a hydroxyl group and a basic compound, a copper corrosion inhibitor and / or a phosphonic acid-based chelating agent having a specific amount of a hydroxyl group A semiconductor made of a solution containing at least two kinds of anionic species having no other oxidizing power Etc. panyong etchant (for example, Patent Document 7, and so on) are known.
이들 에칭액 또는 에칭제를 사용한 세정 프로세스에 따르면, 금속 배선 등을 부식시키지 않고, 티타늄 또는 텅스텐을 선택적으로 에칭할 수 있다고 여겨지고 있어, 반도체 기판의 세정 프로세스에 이들 에칭액 또는 에칭제가 사용되고 있다.According to the cleaning process using these etching liquids or etchants, it is considered that titanium or tungsten can be selectively etched without corroding the metal wiring or the like, and these etching liquids or etching agents are used for the cleaning process of the semiconductor substrate.
그러나, 이들 에칭제를, 티타늄계 금속과 이 티타늄계 금속에 비해 대용적인 금속 구리 또는 구리 합금을 갖는 반도체 기판에 사용하면, 금속 구리 또는 구리 합금이 티타늄에 비해 대용적이기 때문에, 금속 구리 또는 구리 합금으로부터의 구리(산화구리)의 용출량이 너무 많아져서, 용출된 구리(산화구리)가 과산화수소의 분해를 일으키며, 액의 수명이 짧아지거나 에칭제 중의 과산화수소의 농도를 적절하게 컨트롤할 필요가 있는 등의 문제점을 가짐을 알 수 있었다. 이러한 배경하에, 에칭제 중에 포함되는 과산화수소의 분해를 억제할 수 있는 에칭제의 개발이 요망되고 있다.However, when these etchants are used for a semiconductor substrate having a titanium-based metal and a metal or copper alloy which is more usable than the titanium-based metal, since metal copper or a copper alloy is more usable than titanium, a metal copper or a copper alloy The elution amount of copper (copper oxide) from the electrolytic solution becomes too large, so that eluted copper (copper oxide) causes decomposition of hydrogen peroxide, shortening the life of the solution, and appropriately controlling the concentration of hydrogen peroxide in the etchant I have a problem. Under such background, development of an etching agent capable of suppressing the decomposition of hydrogen peroxide contained in the etching agent has been desired.
본 발명은 상기한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 티타늄계 금속과 금속 구리 또는 구리 합금을 갖는 반도체 기판에 대해 사용한 경우라도, 과산화수소의 분해가 억제되어 액의 수명이 길고, 에칭제 중의 과산화수소의 농도를 컨트롤할 필요성이 적은, 반도체 기판상의 티타늄계 금속용 에칭제, 당해 에칭제를 사용하는 것을 특징으로 하는 에칭방법, 및 과산화수소와 혼합하여 사용하기 위한 에칭제 조제액을 제공하는 것에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor substrate having a titanium-based metal, a metal copper or a copper alloy, , An etching method using the etching agent for a titanium-based metal on the semiconductor substrate, the etching agent using the etching agent, and an etching solution for mixing with hydrogen peroxide.
본 발명은 다음과 같은 구성으로 이루어진다.The present invention has the following configuration.
(1) 적어도 이하의 (A), (B), (C) 및 (D)를 포함하는 수용액으로서, 티타늄계 금속과 이 티타늄계 금속의 상부에 금속 구리 또는 구리 합금을 갖는 반도체 기판상의 티타늄계 금속용 에칭제.(1) An aqueous solution containing at least the following components (A), (B), (C) and (D): a titanium-based metal and a titanium-based metal on a semiconductor substrate having a metal copper or copper alloy on the titanium- Etching agents for metals.
(A) 과산화수소(A) hydrogen peroxide
(B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제(B) a phosphonic acid-based chelating agent having a nitrogen atom in its structure
(C) 알칼리 금속 수산화물(C) an alkali metal hydroxide
(D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산(D) an organic acid having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups
(2) 적어도 이하의 (A), (B), (C) 및 (D)를 포함하는 수용액인 에칭제를 사용하여, 티타늄계 금속과 이 티타늄계 금속의 상부에 금속 구리 또는 구리 합금을 갖는 반도체 기판상의 티타늄계 금속의 선택적인 에칭을 실시하는 것을 특징으로 하는 에칭방법.(2) An etching solution containing at least the following (A), (B), (C) and (D) as an aqueous solution and having a titanium metal and a metal copper or copper alloy on the titanium metal Wherein the selective etching of the titanium-based metal on the semiconductor substrate is performed.
(A) 과산화수소(A) hydrogen peroxide
(B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제(B) a phosphonic acid-based chelating agent having a nitrogen atom in its structure
(C) 알칼리 금속 수산화물(C) an alkali metal hydroxide
(D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산(D) an organic acid having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups
(3) 적어도 이하의 (B), (C) 및 (D)를 포함하는 수용액이며 또한 (A) 과산화수소를 포함하여 이루어진 용액과 혼합하는 것으로서, 티타늄계 금속과 이 티타늄계 금속의 상부에 금속 구리 또는 구리 합금을 갖는 반도체 기판상의 티타늄계 금속용 에칭제를 조제하기 위한 에칭제 조제액.(3) An aqueous solution containing at least the following components (B), (C) and (D), which is mixed with a solution containing (A) hydrogen peroxide, wherein the titanium- Or an etching solution for a titanium-based metal on a semiconductor substrate having a copper alloy.
(B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제(B) a phosphonic acid-based chelating agent having a nitrogen atom in its structure
(C) 알칼리 금속 수산화물(C) an alkali metal hydroxide
(D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산(D) an organic acid having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups
본 발명의 에칭제는 반도체 소자의 제조 프로세서에서, 예를 들면 금속 티타늄, 티타늄-텅스텐 합금 등의 티타늄계 금속과 이 티타늄계 금속의 상부에 금속 구리 또는 구리 합금을 갖는 반도체 기판상의 티타늄계 금속을 에칭하는 공정에 사용되는 것으로, 이러한 반도체 기판에 사용한 경우일지라도, 과산화수소의 분해가 억제되기 때문에, 에칭제의 액 수명이 길고 에칭제 중의 과산화수소의 농도를 컨트롤할 필요성이 적다는 효과를 나타낸다.The etching agent of the present invention can be used in a manufacturing process of a semiconductor device, for example, a titanium-based metal such as titanium metal, a titanium-tungsten alloy, and a titanium-based metal on a semiconductor substrate having a metal copper or a copper alloy on the titanium- Etching process. Even when used in such a semiconductor substrate, the decomposition of hydrogen peroxide is suppressed, so that the effect of the long lifetime of the etching agent and the need to control the concentration of hydrogen peroxide in the etching agent is small.
또한, 본 발명의 에칭방법은 티타늄계 금속과 이 티타늄계 금속의 상부에 금속 구리 또는 구리 합금을 갖는 반도체 기판상의 티타늄계 금속을 에칭하기 위한 효과적인 방법으로, 본 발명의 에칭제를 사용함으로써, 에칭제 중의 과산화수소의 농도 변화를 일으키기 어렵기 때문에, 에칭속도가 안정적이며, 나아가서는 원하는 양의 티타늄계 금속이 에칭된 반도체 기판을 안정적으로 얻을 수 있다는 효과를 나타낸다.The etching method of the present invention is also an effective method for etching a titanium-based metal on a semiconductor substrate having a titanium-based metal and a metal copper or copper alloy on top of the titanium-based metal. By using the etching agent of the present invention, It is difficult to cause a change in the concentration of hydrogen peroxide in the composition. Therefore, it is possible to stably obtain a semiconductor substrate in which the etching rate is stable and, moreover, a desired amount of the titanium-based metal is etched.
또한, 본 발명의 에칭제 조제액은 과산화수소와 혼합함으로써 본 발명의 에칭제로 할 수 있는 것으로, 예를 들어 본 발명의 에칭제 사용시에, 과산화수소와 상기 에칭제 조제액으로 용시 조제함으로써, 과산화수소의 분해를 더욱 억제하고 에칭제의 액 수명을 더 길게 할 수 있다는 효과를 나타낸다.In addition, the etching solution of the present invention can be used as the etching solution of the present invention by mixing with hydrogen peroxide. For example, when the etching solution of the present invention is used, hydrogen peroxide and the etching solution are prepared for use, And the liquid life of the etching agent can be made longer.
본 발명자들은 상기한 목적을 달성하기 위해 열심히 연구를 거듭한 결과, 종래부터 알려져 있는 구리 부식방지제 중에서도, 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산을 사용함으로써, 금속 구리 또는 구리 합금으로부터의 구리(산화구리)의 용출을 가장 저감할 수 있음을 발견하였으며, 또한 다양한 킬레이트제 중에서도, 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제를 사용함으로써, 금속 구리 또는 구리 합금에서 용출된 구리, 보다 구체적으로는 산화구리를 킬레이팅하여, 구리(산화구리)에 의한 과산화수소의 분해를 억제할 수 있음을 발견하였다. 즉, 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제와 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산을 조합함으로써, 금속 구리 또는 구리 합금으로부터의 구리(산화구리)의 용출을 억제하며, 비록 구리(산화구리)가 용출되었다고 하더라도, 구리(산화구리)를 킬레이팅함으로써, 과산화수소에 대한 악영향을 저감할 수 있는 것이다. 이와 같은 메카니즘에 의해 과산화수소의 분해를 억제할 수 있기 때문에, 티타늄계 금속과 금속 구리 또는 구리 합금을 갖는 반도체 기판상의 티타늄계 금속을 안정적으로 에칭할 수 있음을 발견하여, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventors have found that among the copper corrosion inhibitors known in the art, by using an organic acid having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups, (Copper oxide) contained in the copper chelate can be minimized. Among the various chelating agents, the use of a phosphonic acid chelating agent having a nitrogen atom in the structure enables copper to be eluted from metal copper or a copper alloy, Specifically, it has been found that copper oxide is chelated to inhibit decomposition of hydrogen peroxide by copper (copper oxide). That is, by combining a phosphonic acid chelating agent having a nitrogen atom in its structure with an organic acid having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups, the elution of copper (copper oxide) from metal copper or a copper alloy is suppressed, Even if copper (copper oxide) is eluted, adverse effects on hydrogen peroxide can be reduced by chelating copper (copper oxide). It has been found that the titanium-based metal on the semiconductor substrate having the titanium-based metal and the metallic copper or the copper alloy can be stably etched because decomposition of the hydrogen peroxide can be suppressed by such a mechanism, and the present invention has been accomplished .
본 발명에 있어서, 티타늄계 금속(Ti계 금속)이란, Ti 또는 티타늄-텅스텐 합금(TiW 합금) 등의 Ti를 주성분으로 하는 금속을 가리킨다.In the present invention, the titanium-based metal (Ti-based metal) refers to a metal containing Ti as a main component such as Ti or a titanium-tungsten alloy (TiW alloy).
- 본 발명의 티타늄계 금속용 에칭제 - - Etching agent for titanium metal of the present invention -
본 발명의 에칭제는 적어도 (A) 과산화수소, (B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제, (C) 알칼리 금속 수산화물 및 (D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산을 포함하는 수용액이다.The etching agent of the present invention comprises at least (A) a hydrogen peroxide, (B) a phosphonic acid-based chelating agent having a nitrogen atom in its structure, (C) an alkali metal hydroxide, and (D) at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups It is an aqueous solution containing an organic acid.
(A) 과산화수소는 Ti계 금속을 산화하여, 알칼리 금속 수산화물에 의한 Ti계 금속의 용해를 용이하게 할 목적으로 사용되며, 예를 들어 시판하는 과산화수소수 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들면 시판하는 35% 또는 60% 과산화수소수는 예를 들면 증류수, 탈 이온수 등의 정제수, 초순수 등에 의해 후술하는 농도로 희석한 과산화수소를 사용하면 된다.(A) The hydrogen peroxide is used for the purpose of oxidizing the Ti-based metal and facilitating the dissolution of the Ti-based metal by the alkali metal hydroxide, for example, a commercially available hydrogen peroxide solution. More specifically, for example, commercially available 35% or 60% hydrogen peroxide may be hydrogen peroxide diluted with purified water such as distilled water or deionized water, ultrapure water or the like to a concentration described later.
(B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제는 산화된 Ti계 금속에 배위하여 수용성 착물을 형성하고, Ti계 금속의 용해를 용이하게 함과 동시에, 금속 구리 또는 구리 합금에서 용출된 구리, 보다 구체적으로는 산화구리를 킬레이팅함으로써, 구리(산화구리)에 의한 과산화수소의 분해를 억제할 목적으로 사용된다. 이와 같은 포스폰산계 킬레이트제로서는, 예를 들면 하기 일반식 [1] 또는 [2]로 표시되는 것을 들 수 있다.The phosphonic acid-based chelating agent having a nitrogen atom in the structure (B) forms a water-soluble complex to be added to the oxidized Ti-based metal, facilitates dissolution of the Ti-based metal, More specifically, it is used for the purpose of suppressing decomposition of hydrogen peroxide by copper (copper oxide) by chelating copper oxide. Examples of such a phosphonic acid chelating agent include those represented by the following general formula [1] or [2].
상기 식에서, Q는 수소 원자 또는 -R2-PO3H2로 표시되는 기를 나타내며, R1 및 R2는 각각 독립적으로 알킬렌기를 나타내고, Y는 수소 원자, -R2-PO3H2로 표시되는 기 또는 하기 일반식 [3]으로 표시되는 기를 나타내며, m은 0 또는 1을 나타낸다. 그러나, Y가 하기 일반식 [3]으로 표시되는 기인 경우에는 m은 1이다.)Wherein Q represents a hydrogen atom or a group represented by -R 2 -PO 3 H 2 , R 1 and R 2 each independently represent an alkylene group, Y represents a hydrogen atom, -R 2 -PO 3 H 2 Or a group represented by the following general formula [3], and m represents 0 or 1. However, when Y is a group represented by the following general formula [3], m is 1.)
상기 식에서, Q 및 R2는 상기와 동일하다.Wherein Q and R < 2 > are as defined above.
상기 식에서, R3 및 R4는 각각 독립적으로 탄소수 1~4의 알킬렌기를 나타내고, n은 1~4의 정수를 나타내며, Z1~Z4와 n개의 Z5 중 적어도 4개는 포스폰산기를 갖는 알킬기를 나타내고, 나머지는 알킬기를 나타낸다.R 3 and R 4 each independently represent an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms; n represents an integer of 1 to 4; at least four of Z 1 to Z 4 and n Z 5 are a phosphonic acid group And the remainder represents an alkyl group.
일반식 [1]에서 R1로 표시되는 알킬렌기로서는 탄소수 1~12의 직쇄상 또는 분지상의 것을 들 수 있으며, 구체적으로는 예를 들면 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 트리메틸렌기, 에틸메틸렌기, 테트라메틸렌기, 2-메틸프로필렌기, 2-메틸트리메틸렌기, 에틸에틸렌기, 펜타메틸렌기, 2,2-디메틸트리메틸렌기, 2-에틸트리메틸렌기, 헥사메틸렌기, 헵타메틸렌기, 옥타메틸렌기, 2-에틸헥사메틸렌기, 노나메틸렌기, 데카메틸렌기, 운데카메틸렌기, 도데카메틸렌기 등을 들 수 있으며, 그 중에서도, 예를 들면 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 트리메틸렌기, 에틸메틸렌기, 테트라메틸렌기, 2-메틸프로필렌기, 2-메틸트리메틸렌기, 에틸에틸렌기, 펜타메틸렌기, 2,2-디메틸트리메틸렌기, 2-에틸트리메틸렌기, 헥사메틸렌기 등의 탄소수 1~6의 직쇄상 또는 분지상의 알킬렌기가 바람직하고, 그 중에서도 탄소수 2의 알킬렌기인 에틸렌기가 보다 바람직하다.Examples of the alkylene group represented by R 1 in the general formula [1] include a linear or branched alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and specific examples thereof include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a trimethylene group, A methylene group, a tetramethylene group, a 2-methylpropylene group, a 2-methyltrimethylene group, an ethylethylene group, a pentamethylene group, a 2,2-dimethyltrimethylene group, a 2-ethyltrimethylene group, a hexamethylene group, An octamethylene group, a 2-ethylhexamethylene group, a nonanemethylene group, a decamethylene group, an undecamethylene group, a dodecamethylene group and the like. Of these, a methylene group, an ethylene group, a propylene group , A trimethylene group, an ethylmethylene group, a tetramethylene group, a 2-methylpropylene group, a 2-methyltrimethylene group, an ethylethylene group, a pentamethylene group, a 2,2-dimethyltrimethylene group, Hexamethylene group and the like having 1 to 6 carbon atoms such as straight or branched Killen group is preferable, and among them is more preferably an alkylene group having 2 ethylene.
일반식 [1] 및 [3]에서 R2로 표시되는 알킬렌기로서는 탄소수 1~10의 직쇄상 또는 분지상의 것을 들 수 있으며, 구체적으로는 예를 들면 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 트리메틸렌기, 에틸메틸렌기, 테트라메틸렌기, 2-메틸프로필렌기, 2-메틸트리메틸렌기, 에틸에틸렌기, 펜타메틸렌기, 2,2-디메틸트리메틸렌기, 2-에틸트리메틸렌기, 헥사메틸렌기, 헵타메틸렌기, 옥타메틸렌기, 2-에틸헥사메틸렌기, 노나메틸렌기, 데카메틸렌기 등을 들 수 있으며, 특히 탄소수 1~2의 알킬렌기인 메틸렌기, 에틸렌기가 바람직하고, 그 중에서도 탄소수 1의 알킬렌기인 메틸렌기가 보다 바람직하다.Examples of the alkylene group represented by R 2 in the general formulas [1] and [3] include linear or branched alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms. Specific examples thereof include a methylene group, an ethylene group, A methylene group, an ethylmethylene group, a tetramethylene group, a 2-methylpropylene group, a 2-methyltrimethylene group, an ethylethylene group, a pentamethylene group, a 2,2-dimethyltrimethylene group, A methylene group, an ethylene group, an alkylene group having 1 to 2 carbon atoms, and the like. Of these, a methylene group and an ethylene group are preferable. Of these, a methylene group, an ethylmethylene group, a 2-ethylhexamethylene group, More preferably a methylene group which is an alkylene group having 1 to 1 carbon atoms.
일반식 [1] 및 [3]에서 Q로서는 -R2-PO3H2로 표시되는 기가 보다 바람직하다.In the general formulas [1] and [3], Q is more preferably a group represented by -R 2 -PO 3 H 2 .
일반식 [1]에서 Y로서는 -R2-PO3H2로 표시되는 기 또는 상기 일반식 [3]으로 표시되는 기가 보다 바람직하고, 그 중에서도 -R2-PO3H2로 표시되는 기가 특히 바람직하다.In the general formula [1], Y is more preferably a group represented by -R 2 -PO 3 H 2 or a group represented by the general formula [3], and in particular, a group represented by -R 2 -PO 3 H 2 is particularly preferable desirable.
일반식 [1]에서 m으로서는 통상 0 또는 1이며, 바람직하게는 0이다. 또한, m이 0인 경우에는, 일반식 [1]에서 R1로 표시되는 기는 존재하지 않으며, Y로 표시되는 기와 질소 원자가 직접 결합되어 있는 것을 가리킨다.In the general formula [1], m is usually 0 or 1, preferably 0. [ When m is 0, there is no group represented by R 1 in the general formula [1], indicating that a group represented by Y and a nitrogen atom are directly bonded to each other.
일반식 [2]에서 R3 및 R4로 표시되는 탄소수 1~4의 알킬렌기로서는 직쇄상 또는 분지상의 것을 들 수 있으며, 구체적으로는 예를 들면 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 트리메틸렌기, 에틸메틸렌기, 테트라메틸렌기, 2-메틸프로필렌기, 2-메틸트리메틸렌기, 에틸에틸렌기 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 탄소수 2의 알킬렌기인 에틸렌기가 바람직하다.Examples of the alkylene group having 1 to 4 carbon atoms represented by R 3 and R 4 in the general formula [2] include a linear or branched alkylene group, and specific examples thereof include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a trimethylene Methylethylene group, 2-methyltrimethylene group, 2-methyltrimethylene group and ethylethylene group. Of these, an ethylene group which is an alkylene group having 2 carbon atoms is preferable.
일반식 [2]에서 n으로서는 통상 1~4의 정수이며, 바람직하게는 1~2의 정수이고, 보다 바람직하게는 1이다.In the general formula [2], n is usually an integer of 1 to 4, preferably an integer of 1 to 2, and more preferably 1.
일반식 [2]에서 Z1~Z5로 표시되는 알킬기 및 "포스폰산기를 갖는 알킬기"에서의 알킬기로서는 탄소수 1~4의 직쇄상 또는 분지상의 것을 들 수 있으며, 구체적으로는 예를 들면 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, s-부틸기, t-부틸기 등을 들 수 있고, 그 중에서도 탄소수 1의 알킬기인 메틸기가 바람직하다. 또한, 상술한 구체적인 예에 있어, n-는 normal-체를 나타내며, s-는 sec-체를 나타내고, t-는 tert-체를 나타낸다.Examples of the alkyl group in the alkyl group represented by Z 1 to Z 5 and the "alkyl group having a phosphonic acid group" in the general formula [2] include a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, Methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, s-butyl group and t-butyl group. In the above specific examples, n- represents a normal-sieve, s- represents a sec-sieve, and t- represents a tert-sieve.
일반식 [2]에서 Z1~Z5로 표시되는 "포스폰산기를 갖는 알킬기"에서의 포스폰산기의 수로서는 통상 1~2개, 바람직하게는 1개이다.The number of phosphonic acid groups in the "alkyl group having a phosphonic acid group" represented by Z 1 to Z 5 in the general formula [2] is usually 1 to 2, preferably 1.
일반식 [2]에서 Z1~Z5로 표시되는 포스폰산기를 갖는 알킬기로서는, 탄소수 1~4의 직쇄상 또는 분지상으로서 포스폰산기를 1개 또는 2개 갖는 알킬기를 들 수 있으며, 구체적으로는 예를 들면 (모노)포스포노메틸기, (모노)포스포노에틸기, (모노)포스포노-n-프로필기, (모노)포스포노이소프로필기, (모노)포스포노-n-부틸기, (모노)포스포노이소부틸기, (모노)포스포노-s-부틸기, (모노)포스포노-t-부틸기, 디포스포노메틸기, 디포스포노에틸기, 디포스포노-n-프로필기, 디포스포노이소프로필기, 디포스포노-n-부틸기, 디포스포노이소부틸기, 디포스포노-s-부틸기, 디포스포노-t-부틸기 등을 들 수 있으며, 특히, 탄소수 1~2로서 포스폰산기를 1개 갖는 알킬기인 (모노)포스포노메틸기, (모노)포스포노에틸기가 바람직하고, 그 중에서도, 탄소수 1로서 포스폰산기를 1개 갖는 알킬기인 (모노)포스포노메틸기가 보다 바람직하다. 또한, 상술한 구체적인 예에 있어, n-는 normal-체를 나타내며, s-는 sec-체를 나타내고, t-는 tert-체를 나타낸다.Examples of the alkyl group having a phosphonic acid group represented by Z 1 to Z 5 in the general formula [2] include a straight or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and one or two phosphonic acid groups, (Mono) phosphono-n-propyl group, a (mono) phosphono-n-butyl group, a (Mono) phosphono-s-butyl group, a (mono) phosphono-t-butyl group, a diphosphonomethyl group, a diphosphonoethyl group, a diphosphono- Butyl group, a diphosphono-isopropyl group, a diphosphono-n-butyl group, a diphosphono isobutyl group, a diphosphono-s-butyl group and a diphosphono- (Mono) phosphonomethyl group or (mono) phosphonoethyl group which is an alkyl group having one phosphonic acid group as 2, and among them, a phosphonic acid group The alkyl group (mono), a phosphono group with one is more preferable. In the above specific examples, n- represents a normal-sieve, s- represents a sec-sieve, and t- represents a tert-sieve.
일반식 [2]에서 Z1~Z5로서는 Z1~Z4와 n개의 Z5 모두가, 포스폰산기를 갖는 알킬기인 것이 바람직하다.In the general formula [2], it is preferable that all of Z 1 to Z 4 and n Z 5 are an alkyl group having a phosphonic acid group as Z 1 to Z 5 .
(B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제의 구체적인 예로서는, 예를 들면 에틸아미노비스(메틸렌포스폰산), 도데실아미노비스(메틸렌포스폰산), 니트릴로트리스(메틸렌포스폰산)[NTPO], 에틸렌디아민비스(메틸렌포스폰산)[EDDPO], 프로판디아민비스(메틸렌포스폰산)[1,2-프로필렌디아민비스(메틸렌포스폰산), 1,3-프로필렌디아민비스(메틸렌포스폰산)], 에틸렌디아민테트라(메틸렌포스폰산)[EDTPO], 에틸렌디아민테트라(에틸렌포스폰산), 프로판디아민테트라메틸렌포스폰산[PDTMP][1,2-프로필렌디아민테트라(메틸렌포스폰산), 1,3-프로필렌디아민테트라(메틸렌포스폰산), 1,6-헥사메틸렌디아민테트라(메틸렌포스폰산) 등의 일반식 [1]로 표시되는 포스폰산계 킬레이트제; 예를 들면 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)[DEPPO], 디에틸렌트리아민펜타(에틸렌포스폰산), 트리에틸렌테트라민헥사(메틸렌포스폰산), 트리에틸렌테트라민헥사(에틸렌포스폰산) 등의 일반식 [2]로 표시되는 포스폰산계 킬레이트제 등을 들 수 있으며, 그 중에서도, 니트릴로트리스(메틸렌포스폰산)[NTPO], 에틸렌디아민테트라(메틸렌포스폰산)[EDTPO], 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)[DEPPO]이 바람직하고, 그 중에서도, 니트릴로트리스(메틸렌포스폰산)[NTPO], 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)[DEPPO]이 보다 바람직하며, 나아가 그 중에서도 니트릴로트리스(메틸렌포스폰산)[NTPO]이 특히 바람직하다. 이들 바람직한 포스폰산계 킬레이트제는 다른 포스폰산계 킬레이트제에 비해 과산화수소의 분해억제효과가 높다는 점에서 바람직한 킬레이트제이다. 또한, 이들 포스폰산계 킬레이트제는 1종류의 포스폰산계 킬레이트제를 단독으로 사용할 수도, 2종 이상의 포스폰산계 킬레이트제를 조합하여 사용할 수도 있다. 또한, 이들 포스폰산계 킬레이트제, 예를 들어 포스폰산의 알칼리 금속염 등의 포스폰산염, 포스폰산 에스테르 등의 포스폰산 유도체를 사용하여도 좋다. 이들 포스폰산계 킬레이트제는 시판하는 것을 사용하여도 좋고, 자체 공지의 방법에 의해 적절히 합성한 것을 사용하여 좋으며, 시판하는 포스폰산계 킬레이트제에는 당해 포스폰산계 킬레이트제 이외에, 예를 들어 증류수, 탈 이온수 등의 정제수, 초순수 등의 물을 포함하는 것도 있는데, 이와 같은 물을 포함하고 있는 포스폰산계 킬레이트제를 사용하여도 아무런 지장이 없다.Specific examples of the phosphonic acid chelating agent having a nitrogen atom in the structure (B) include ethylamino bis (methylenephosphonic acid), dodecylaminbis (methylenephosphonic acid), nitrilotris (methylenephosphonic acid) [NTPO Propylene diamine bis (methylene phosphonic acid), and 1,3-propylene diamine bis (methylene phosphonic acid)], ethylene diamine bis (methylene phosphonic acid) [EDDPO], propanediamine bis Propylene diamine tetra (methylene phosphonic acid) [EDTPO], ethylenediamine tetra (ethylene phosphonic acid), propanediamine tetramethylene phosphonic acid [PDTMP] [1,2-propylene diamine tetra Phosphonic acid chelating agents represented by the general formula [1] such as tetra (methylene phosphonic acid) and 1,6-hexamethylenediamine tetra (methylene phosphonic acid); For example, diethylenetriaminepenta (methylenephosphonic acid) [DEPPO], diethylenetriaminepenta (ethylenephosphonic acid), triethylenetetraminehexa (methylenephosphonic acid), triethylenetetraminehexa (ethylenephosphonic acid), etc. (Methylenephosphonic acid) [NTPO], ethylenediaminetetra (methylenephosphonic acid) [EDTPO], diethylene triol (methylenephosphonic acid), and the like can be given. Among them, nitrile tris (methylenephosphonic acid) [NTPO] and diethylenetriamine penta (methylenephosphonic acid) [DEPPO] are more preferable, and among them, more preferred are aminopenta (methylenephosphonic acid) [DEPPO] Nitrile tris (methylenephosphonic acid) [NTPO] is particularly preferable. These preferred phosphonic acid-based chelating agents are preferable chelating agents in that they are more effective in inhibiting the decomposition of hydrogen peroxide than other phosphonic acid-based chelating agents. These phosphonic acid chelating agents may be used singly or in combination of two or more kinds of phosphonic acid chelating agents. These phosphonic acid chelating agents, for example, phosphonic acid salts such as alkali metal salts of phosphonic acid, and phosphonic acid derivatives such as phosphonic acid esters may also be used. These phosphonic acid-based chelating agents may be commercially available ones or may be those appropriately synthesized by known methods. Commercially available phosphonic acid chelating agents include, besides the phosphonic acid-based chelating agents, Deionized water, and purified water such as deionized water, ultrapure water, and the like, and a phosphonic acid-based chelating agent containing such water can be used without any problem.
(C) 알칼리 금속 수산화물은 본 발명의 에칭제의 pH를 원하는 범위로 조정·유지함과 아울러, 과산화수소에 의해 산화된 Ti계 금속을 용해시킬 목적으로 사용된다. 이와 같은 알칼리 금속 수산화물로서는 예를 들면 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화루비듐, 수산화세슘 등을 들 수 있으며, 특히 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨이 바람직하고, 그 중에서도 수산화리튬, 수산화나트륨이 보다 바람직하다. 이들 바람직한 알칼리 금속 수산화물은 다른 알칼리 금속 수산화물에 비해 금속 구리 또는 구리 합금에 대한 Ti계 금속의 에칭속도가 높을(높은 Ti/Cu의 용해속도비를 가지고 있다) 뿐만 아니라, 과산화수소의 분해억제효과가 높다는 점에서 바람직한 알칼리 금속 수산화물이다. 또한, 이들 알칼리 금속 수산화물은 1종류의 알칼리 금속 수산화물을 단독으로 사용할 수도, 2종 이상의 알칼리 금속 수산화물을 조합하여 사용할 수도 있다. 또한, 이들 알칼리 금속 수산화물은 시판하는 것을 사용하면 된다.The alkali metal hydroxide (C) is used to adjust and maintain the pH of the etching agent of the present invention to a desired range and dissolve the Ti-based metal oxidized by hydrogen peroxide. Examples of such alkali metal hydroxides include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide and cesium hydroxide. Particularly, lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide are preferable, and lithium hydroxide, sodium hydroxide More preferable. These preferable alkali metal hydroxides have a higher etching rate of the Ti-based metal (having a high Ti / Cu dissolution rate ratio) to metal copper or copper alloy as compared with other alkali metal hydroxides, Lt; RTI ID = 0.0 > alkali metal < / RTI > hydroxide. These alkali metal hydroxides may be used alone or in combination of two or more kinds of alkali metal hydroxides. Commercially available alkali metal hydroxides may be used.
(D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산은 금속 구리 또는 구리 합금으로부터의 구리의 용출을 억제할 목적으로 사용된다. 즉, 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산은 구리 부식 방지제로서 사용된다. 이와 같은 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산으로서는 예를 들면 구연산 등을 들 수 있다. 또한, 이들 유기산은 1종류의 유기산을 단독으로 사용할 수도, 2종 이상의 유기산을 조합하여 사용할 수도 있다. 또한, 이들 유기산은 시판하는 것을 사용하면 된다.(D) The organic acid having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups is used for the purpose of inhibiting elution of copper from metallic copper or copper alloy. That is, an organic acid having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups is used as a copper corrosion inhibitor. Examples of such organic acids having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups include citric acid and the like. These organic acids may be used singly or in combination of two or more kinds of organic acids. Commercially available organic acids may be used.
본 발명의 에칭제는 수용액이기 때문에 물을 포함하는 것이다. 물로서는 반도체 소자의 제조 프로세스에서, 반도체 기판에 악영향을 미치지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 물의 구체적인 예로서는 예를 들면 증류수, 탈 이온수 등의 정제수, 초순수 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 초순수가 바람직하다. 초순수는 불순물을 거의 포함하지 않으며, 반도체 소자의 제조 프로세스에서, 반도체 기판에 악영향을 잘 미치지 않는다는 점에서 바람직한 물이다.The etching agent of the present invention is water because it is an aqueous solution. The water is not particularly limited as long as it does not adversely affect the semiconductor substrate in the manufacturing process of the semiconductor device. Specific examples of the water include purified water such as distilled water and deionized water, ultrapure water and the like, among which ultrapure water is preferable. Ultrapure water is preferable water in that it contains little impurities and does not adversely affect the semiconductor substrate in the manufacturing process of the semiconductor device.
본 발명의 에칭제는 구성성분인 (A), (B), (C) 및 (D) 외에, 필요에 따라 기타 성분으로서 (E) pH 조정제, (F) 계면활성제 등이 포함되어 있어도 좋다.The etching agent of the present invention may contain (E) a pH adjusting agent, (F) a surfactant and the like as other components as necessary in addition to the constituent components (A), (B), (C) and (D).
(E) pH 조정제는 본 발명의 에칭제의 pH를 원하는 범위로 조정·유지할 수 있다는 관점 등에서 적절히 첨가되어 있어도 좋다. 이와 같은 (E) pH 조정제로서는 예를 들면 염산, 질산, 황산, 인산, 붕산, 불산, 탄산 등의 무기산을 들 수 있다. 또한, 이들 pH 조정제는 1종류의 pH 조정제를 단독으로 사용할 수도, 2종 이상의 pH 조정제를 조합하여 사용할 수도 있다. 또한, 이들 pH 조정제는 시판하는 것을 사용하면 된다.(E) The pH adjusting agent may be appropriately added in view of the ability to adjust and maintain the pH of the etching agent of the present invention to a desired range. Examples of the (E) pH adjusting agent include inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, boric acid, hydrofluoric acid and carbonic acid. These pH adjusters may be used alone or in combination of two or more kinds of pH adjusters. Commercially available pH adjusting agents may be used.
(F) 계면활성제는 본 발명의 에칭제의 반도체 기판 표면에 대한 젖음성을 개선할 수 있다는 관점 등에서 적절히 첨가되어 있어도 좋다. 이와 같은 (E) 계면활성제로서는 예를 들어 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양성 계면활성제 등을 들 수 있다. 양이온성 계면활성제의 구체적인 예로서는 예를 들면 모노스테아릴 암모늄 클로라이드, 디스테아릴 암모늄 클로라이드, 트리스테아릴 암모늄 클로라이드 등의 제1급~제3급 알킬아민염; 예를 들면 폴리에틸렌폴리아민 등의 변성 지방족 폴리아민 등을 들 수 있다. 음이온성 계면활성제의 구체적인 예로서는 예를 들면 알킬카르복실산 나트륨염, 알킬카르복실산 칼륨염, 알킬카르복실산 암모늄염, 알킬벤젠카르복실산 나트륨염, 알킬벤젠카르복실산 칼륨염, 알킬벤젠카르복실산 암모늄염, 폴리옥시알킬렌알킬에테르카르복실산 나트륨염, 폴리옥시알킬렌알킬에테르카르복실산 칼륨염, 폴리옥시알킬렌알킬에테르카르복실산 암모늄염, N-아실사르코신산 나트륨염, N-아실사르코신산 칼륨염, N-아실사르코신산 암모늄염, N-아실글루타민산 나트륨염, N-아실글루타민산 칼륨염, N-아실글루타민산 암모늄염 등의 분자 내에 카르복실기를 갖는 음이온성 계면활성제; 예를 들면 알킬설폰산 나트륨염, 알킬설폰산 칼륨염, 알킬설폰산 암모늄염, 예를 들면 도데실벤젠설폰산 등의 알킬벤젠설폰산, 예를 들면 도데실벤젠설폰산 나트륨 등의 알킬벤젠설폰산 나트륨염, 예를 들면 도데실벤젠설폰산 칼륨 등의 알킬벤젠설폰산 칼륨염, 예를 들면 도데실벤젠설폰산 암모늄 등의 알킬벤젠설폰산 암모늄염, 알킬나프탈렌설폰산 나트륨염, 알킬나프탈렌설폰산 칼륨염, 알킬나프탈렌설폰산 암모늄염, 폴리옥시알킬렌알킬에테르설폰산 나트륨염, 폴리옥시알킬렌알킬에테르설폰산 칼륨염, 폴리옥시알킬렌알킬에테르설폰산 암모늄염, N-메틸-N-아실타우린 나트륨염, N-메틸-N-아실타우린 칼륨염, N-메틸-N-아실타우린 암모늄염, 예를 들면 디옥틸설포숙신산 나트륨 등의 디알킬설포숙신산 나트륨염, 예를 들면 디옥틸설포숙신산 칼륨 등의 디알킬설포숙신산 칼륨염, 예를 들면 디옥틸설포숙신산 암모늄 등의 디알킬설포숙신산 암모늄염 등의 분자 내에 설폰산기를 갖는 음이온성 계면활성제; 예를 들면 라우릴황산나트륨 등의 알킬황산나트륨염, 예를 들면 라우릴황산칼륨 등의 알킬황산칼륨염, 예를 들면 라우릴황산암모늄 등의 알킬암모늄염 등의 분자 중에 황산에스테르기를 갖는 음이온성 계면활성제; 예를 들면 알킬포스폰산 나트륨염, 알킬포스폰산 칼륨염, 알킬포스폰산 암모늄염, 알킬벤젠포스폰산 나트륨염, 알킬벤젠포스폰산 칼륨염, 알킬벤젠포스폰산 암모늄염, 폴리옥시알킬렌알킬에테르포스폰산 나트륨염, 폴리옥시알킬렌알킬에테르포스폰산 칼륨염, 폴리옥시알킬렌알킬에테르포스폰산 암모늄염 등의 분자 내에 포스폰산기를 갖는 음이온성 계면활성제 등을 들 수 있다. 비이온성 계면활성제의 구체적인 예로서는 예를 들면 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르 등의 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 예를 들면 폴리옥시에틸렌올레일에테르 등의 폴리옥시에틸렌알케닐에테르, 예를 들면 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르 등의 폴리옥시알킬렌알킬페닐에테르, 예를 들면 폴리옥시프로필렌폴리옥시에틸렌글리콜 등의 폴리옥시알킬렌글리콜, 예를 들면 폴리옥시에틸렌모노스테아레이트 등의 폴리옥시에틸렌모노알킬레이트, 예를 들면 비스폴리옥시에틸렌스테아릴아민 등의 비스폴리옥시에틸렌알킬아민, 예를 들면 비스폴리옥시에틸렌스테아릴아미드 등의 비스폴리옥시에틸렌알킬아미드, 예를 들면 N,N-디메틸알킬아민옥사이드 등의 알킬아민옥사이드 등을 들 수 있다. 양성 계면활성제의 구체적인 예로서는 예를 들면 알킬-N,N-디메틸아미노아세트산베타인, 알킬-N,N-디히드록시에틸아미노아세트산베타인 등의 카르복시베타인; 예를 들면 알킬-N,N-디메틸설포에틸렌암모늄베타인 등의 설포베타인; 예를 들면 2-알킬-N-카르복시메틸-N-히드록시에틸이미다졸리늄베타인 등의 이미다졸리늄베타인 등을 들 수 있다. 또한, 이들 계면활성제는 1종류의 계면활성제를 단독으로 사용할 수도, 2종 이상의 계면활성제를 조합하여 사용할 수도 있다. 또한, 이들 계면활성제는 시판하는 것을 사용하면 된다.(F) The surfactant may be appropriately added in view of improving the wettability of the etching agent of the present invention on the surface of the semiconductor substrate. Examples of such (E) surfactants include cationic surfactants, anionic surfactants, nonionic surfactants, and amphoteric surfactants. Specific examples of the cationic surfactant include primary to tertiary alkylamine salts such as monostearyl ammonium chloride, distearyl ammonium chloride, and tristearyl ammonium chloride; For example, modified aliphatic polyamines such as polyethylene polyamines. Specific examples of the anionic surfactant include, for example, alkylcarboxylic acid sodium salt, alkylcarboxylic acid potassium salt, alkylcarboxylic acid ammonium salt, alkylbenzenecarboxylic acid sodium salt, alkylbenzenecarboxylic acid potassium salt, alkylbenzenecarboxylate Sodium polyoxyalkylene alkyl ether carboxylate, potassium polyoxyalkylene alkyl ether carboxylate, ammonium polyoxyalkylene alkyl ether carboxylate, sodium salt of N-acyl sarcosinate, N-acyl sarcosine Anionic surfactants having a carboxyl group in the molecule such as potassium salt of potassium phosphate, potassium salt of potassium phosphate, sodium salt of potassium salt of potassium salt of potassium salt of potassium salt of potassium salt of potassium salt of potassium salt of potassium salt of potassium salt of potassium salt of potassium salt of potassium salt of potassium salt of potassium salt of potassium salt of potassium salt of potassium salt of potassium salt of potassium salt of potassium salt. For example, an alkylsulfonic acid such as an alkylsulfonic acid sodium salt, an alkylsulfonic acid potassium salt, an alkylsulfonic acid ammonium salt such as dodecylbenzenesulfonic acid, an alkylbenzenesulfonic acid such as sodium dodecylbenzenesulfonate Potassium salt of alkylbenzenesulfonic acid such as sodium salt such as potassium dodecylbenzenesulfonate, ammonium salt of alkylbenzenesulfonic acid such as ammonium dodecylbenzenesulfonate, sodium salt of alkylnaphthalenesulfonic acid, potassium salt of alkylnaphthalenesulfonic acid Salts of alkylnaphthalenesulfonic acid ammonium salts, polyoxyalkylene alkyl ether sulfonic acid sodium salts, polyoxyalkylene alkyl ether sulfonic acid potassium salts, polyoxyalkylene alkyl ether sulfonic acid ammonium salts, N-methyl-N-acyltaurine sodium salt , N-methyl-N-acyltaurine potassium salt, N-methyl-N-acyltaurine ammonium salt, sodium dialkylsulfosuccinate such as sodium dioctylsulfosuccinate, for example, potassium dioctylsulfosuccinate , Anionic surfactants having a sulfonic acid group in the molecule such as dialkylsulfosuccinic acid ammonium salts such as ammonium dioctylsulfosuccinate; For example, an alkylsulfuric acid sodium salt such as sodium laurylsulfate, an alkylsulfuric acid potassium salt such as potassium laurylsulfate such as an alkylammonium salt such as ammonium laurylsulfate, and the like; an anionic surfactant having a sulfate group in the molecule; For example, sodium alkylphosphonate, potassium alkylphosphonate, ammonium alkylphosphonate, sodium alkylbenzenephosphonate, potassium alkylbenzenephosphonate, ammonium alkylbenzenesulfonate, sodium polyoxyalkylene alkylether phosphonate , Anionic surfactants having a phosphonic acid group in the molecule such as polyoxyalkylene alkyl ether phosphonate potassium salt and polyoxyalkylene alkyl ether phosphonate ammonium salt. Specific examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene alkenyl ethers such as polyoxyethylene oleyl ether, and polyoxyethylene alkenyl ethers such as polyoxyethylene nonylphenyl Polyoxyalkylene alkylphenyl ethers such as ether, polyoxyalkylene glycols such as polyoxypropylene polyoxyethylene glycol, polyoxyethylene monoalkylates such as polyoxyethylene monostearate, Bispolyoxyethylene alkylamine such as bispolyoxyethylene stearylamine, bispolyoxyethylene alkylamide such as bispolyoxyethylene stearylamide, alkylamine such as N, N-dimethylalkylamine oxide Oxide and the like. Specific examples of the amphoteric surfactant include carboxybetaines such as alkyl-N, N-dimethylaminoacetic acid betaine and alkyl-N, N-dihydroxyethylaminoacetic acid betaine; Sulfobetaines such as alkyl-N, N-dimethylsulfoethylene ammonium betaine; And imidazolidinium betaines such as 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolinium betaine. These surfactants may be used singly or in combination of two or more kinds of surfactants. A commercially available surfactant may be used.
본 발명의 에칭제는 반도체 소자를 구성하는 부재 등에 악영향을 미치지 않고 Ti계 금속을 에칭할 수 있다는 관점에서 보면, 상기 (A), (B), (C) 및 (D) 이외의 다른 성분을 포함하지 않는 것이 바람직한 경우가 있다. 또한, "다른 성분을 포함하지 않는(상기 (A), (B), (C) 및 (D)만으로 이루어진)"이란, 다른 성분을 상기 부재 등에 악영향을 미칠 수 있는 양 이상을 포함하지 않는 것을 말한다. 즉, 다른 성분이 극히 미량 포함되어 있는 것(극히 미량의 다른 성분이 혼입되어 있는 것)까지도 배제하는 것은 아니며, 다른 성분을 실질적으로 포함하지 않는 것을 의미한다.(A), (B), (C) and (D) from the viewpoint that the Ti-based metal can be etched without adversely affecting the members constituting the semiconductor element, Sometimes it is desirable not to include it. Means that the other component does not contain an amount of more than the amount capable of adversely affecting the member or the like (hereinafter referred to as " component (A), component (B) It says. That is, it does not exclude even those containing an extremely small amount of other components (those containing an extremely small amount of other components), and do not substantially contain other components.
본 발명의 에칭제의 (A) 과산화수소, (B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제, (C) 알칼리 금속 수산화물 및 (D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산, 그리고 보조성분인 (E) pH 조정제 및 (F) 계면활성제는 이하에 나타낸 중량% 농도로 조정하는 것이 바람직하다.(C) an alkali metal hydroxide and (D) an organic acid having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups in the structure of (A) hydrogen peroxide of the etching agent of the present invention, (B) , And the pH adjuster (E) and the surfactant (F), which are auxiliary components, are preferably adjusted to the following weight percent concentrations.
(A) 과산화수소의 중량% 농도는 에칭제의 총 중량에 대한 (A)의 중량%로서 통상 10~33중량%, 바람직하게는 10~30중량%이다. (A)의 중량% 농도가 10중량% 미만인 경우에는 Ti계 금속의 에칭속도가 매우 늦어질 우려가 있다. (A)의 중량% 농도가 33중량%를 초과하면, 금속 구리 또는 구리 합금으로부터 용출된 구리(산화구리)에 의해 과산화수소가 분해되어 과산화수소의 분해로 인한 이상 발열이 발생할 우려가 있다.(A) The concentration by weight of hydrogen peroxide is usually 10 to 33% by weight, preferably 10 to 30% by weight, based on the total weight of the etching agent (A). If the concentration by weight of the component (A) is less than 10% by weight, the etching rate of the Ti-based metal may be very slow. If the concentration by weight of the component (A) exceeds 33% by weight, hydrogen peroxide may be decomposed by copper (copper oxide) eluted from metal copper or a copper alloy, thereby causing abnormal heat generation due to decomposition of hydrogen peroxide.
(B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제의 중량% 농도는 에칭제의 총 중량에 대한 (B)의 중량%로서 통상 0.05~5중량%, 바람직하게는 0.05~3중량%, 보다 바람직하게는 0.1~3중량%이다. (B)의 중량% 농도가 0.05중량% 미만인 경우에는 금속 구리 또는 구리 합금으로부터 용출된 구리(산화구리)를 다 포착(킬레이팅)할 수는 없으며, 포착(킬레이팅)하지 못한 구리(산화구리)에 의해 과산화수소가 분해되어, 과산화수소의 분해로 인한 이상 발열이 발생할 우려가 있다. (B)의 중량% 농도가 5중량%를 초과하면, 에칭 대상인 Ti계 금속의 선택성이 저하될 우려가 있다.The weight% concentration of the phosphonic acid-based chelating agent having a nitrogen atom in the structure (B) is usually from 0.05 to 5% by weight, preferably from 0.05 to 3% by weight, more preferably from 0.05 to 3% by weight, And preferably 0.1 to 3% by weight. (Chelating) copper (copper oxide) eluted from metallic copper or a copper alloy can not be captured (chelated) when the weight% concentration of the copper (B) is less than 0.05 wt% ) May decompose hydrogen peroxide and cause abnormal heat generation due to decomposition of hydrogen peroxide. If the concentration by weight of the component (B) exceeds 5% by weight, the selectivity of the Ti-based metal to be etched may deteriorate.
(C) 알칼리 금속 수산화물의 중량% 농도는 에칭제의 총 중량에 대한 (C)의 중량%로서 통상 0.2~5중량%, 바람직하게는 0.2~4중량%, 보다 바람직하게는 0.3~4중량%이다. (C)의 중량% 농도가 0.2중량% 미만인 경우에는 Ti계 금속의 에칭속도가 저하될 우려가 있다. (C)의 중량% 농도가 5중량%를 초과하면, 과산화수소의 자기 분해를 일으켜 과산화수소의 자기 분해로 인한 이상 발열이 발생할 우려가 있다.The weight% concentration of alkali metal hydroxide (C) is usually 0.2 to 5% by weight, preferably 0.2 to 4% by weight, more preferably 0.3 to 4% by weight, based on the total weight of the etchant (C) to be. If the concentration by weight of the component (C) is less than 0.2% by weight, the etching rate of the Ti-based metal may be lowered. If the concentration by weight of the component (C) exceeds 5% by weight, the hydrogen peroxide may undergo self-decomposition to cause abnormal heat generation due to self-decomposition of hydrogen peroxide.
(D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산의 중량% 농도는 에칭제의 총 중량에 대한 (D)의 중량%로서 통상 0.01~5중량%, 바람직하게는 0.03~3중량%, 보다 바람직하게는 0.04~1중량%이다. (D)의 중량% 농도가 0.01중량% 미만인 경우에는 금속 구리 또는 구리 합금으로부터 구리가 용출되기 쉬워질 우려가 있다. (D)의 중량% 농도가 5중량%를 초과하면, 에칭 대상인 Ti계 금속의 선택성이 저하될 우려가 있다.(D) The weight% concentration of the organic acid having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups is usually 0.01 to 5% by weight, preferably 0.03 to 3% by weight, based on the total weight of the etchant (D) %, More preferably 0.04 to 1% by weight. When the concentration by weight of the component (D) is less than 0.01% by weight, copper tends to be eluted from the copper or copper alloy. If the concentration by weight of (D) exceeds 5% by weight, the selectivity of the Ti-based metal to be etched may be lowered.
(E) pH 조정제의 중량% 농도는 에칭제의 총 중량에 대한 (E)의 중량%로서 통상 0.05~4중량%, 바람직하게는 0.2~3중량%이다. (E)의 중량% 농도가 4중량%를 초과하면, Ti계 금속의 에칭속도가 저하될 우려가 있다.(E) The weight% concentration of the pH adjusting agent is usually 0.05 to 4% by weight, preferably 0.2 to 3% by weight, based on the total weight of the etchant (E). If the concentration by weight of the component (E) exceeds 4% by weight, the etching rate of the Ti-based metal may decrease.
(F) 계면활성제의 중량% 농도는 에칭제의 총 중량에 대한 (F)의 중량%로서 통상 0.001~1중량%, 바람직하게는 0.01~0.5중량%이다. (F)의 중량% 농도가 1중량%를 초과하면, Ti계 금속의 에칭속도가 저하될 우려가 있다.(F) The weight% concentration of the surfactant is usually 0.001 to 1% by weight, preferably 0.01 to 0.5% by weight, based on the total weight of the etching agent (F). If the concentration by weight of the component (F) exceeds 1% by weight, the etching rate of the Ti-based metal may be lowered.
본 발명의 에칭제는 중성 내지 알칼리성 수용액이며, 특히 7 이상 10 이하의 pH를 갖는 수용액인 것이 바람직하고, 그 중에서도 7.5 이상 9.5 이하의 pH를 갖는 수용액인 것이 보다 바람직하며, 8.0 초과 9.5 이하의 pH를 갖는 수용액인 것이 특히 바람직하다. 수용액의 pH가 7 미만인 경우는 Ti계 금속의 에칭속도가 저하될 우려나, (B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제의 착물 형성능이 저하될 우려, 혹은 에칭 대상인 Ti계 금속의 선택성이 저하될 우려가 있다. 수용액의 pH가 10을 초과하면, 과산화수소의 안정성이 저하됨으로써 과산화수소의 자기분해를 일으켜서 과산화수소의 자기분해로 인한 이상 발열이 발생할 우려나, 에칭대상인 Ti계 금속의 선택성이 저하될 우려, 혹은 후술하는 실리콘(Si) 기판 등의 반도체 부재를 부식시킬 우려가 있다. 또한, 본 발명의 에칭제를 이와 같은 바람직한 범위로 pH를 조정함으로써, 에칭제에 의한 에칭속도를 원하는 속도로 할 수 있으며, 금속 구리 또는 구리 합금이 대부분 에칭되지 않고, Ti계 금속만이 에칭된 반도체 기판을 안정적으로 얻을 수 있다. 또한, pH 조정은 주로 (C) 알칼리 금속 수산화물의 함량을 조정함으로써 수행하면 된다.The etching agent of the present invention is preferably a neutral to alkaline aqueous solution, more preferably an aqueous solution having a pH of 7 to 10, more preferably an aqueous solution having a pH of 7.5 to 9.5, more preferably 8.0 to 9.5 Is particularly preferred. If the pH of the aqueous solution is less than 7, the etching rate of the Ti-based metal may be lowered, (B) the complex-forming ability of the phosphonic acid chelating agent having nitrogen atoms in the structure may deteriorate, May be deteriorated. If the pH of the aqueous solution is more than 10, the stability of hydrogen peroxide may be lowered, causing self-decomposition of hydrogen peroxide to cause abnormal heat generation due to the self-decomposition of hydrogen peroxide. However, there is a possibility that the selectivity of the Ti- (Si) substrate and the like. Further, by adjusting the pH of the etching agent of the present invention within such a preferable range, the etching rate by the etching agent can be set to a desired speed, and most of the metal copper or copper alloy is not etched, and only the Ti-based metal is etched The semiconductor substrate can be stably obtained. Further, the pH adjustment may be carried out mainly by adjusting the content of (C) alkali metal hydroxide.
본 발명의 에칭제의 pH는 희석하지 않고 JIS Z8802-1984에 준해 시판의 pH 메터를 사용하여 측정된다.The pH of the etchant of the present invention is measured by using a commercially available pH meter according to JIS Z8802-1984 without dilution.
본 발명의 에칭제의 조제방법은 (A) 과산화수소, (B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제, (C) 알칼리 금속 수산화물 및 (D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산, 그리고 필요하면 (E) pH 조정제 및 (F) 계면활성제를 포함하는 수용액을 조제할 수 있는 방법이라면, 조제방법 자체에는 특별한 제한은 없다. 조제방법의 구체적인 예로서는 예를 들면 초순수에, (B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제, (C) 알칼리 금속 수산화물 및 (D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산을 첨가한 후, 필요하면 (F) 계면활성제를 첨가하고, 추가로 필요에 따라 (E) pH 조정제를 첨가하여 pH를 조정한 후, 교반하여 균일한 수용액으로 하는 방법 등을 들 수 있다. 이렇게 하여 조제한 본 발명의 에칭제는 사용 전에 여과처리 등을 실시하여도 좋다.(B) a phosphonic acid-based chelating agent having a nitrogen atom in its structure, (C) an alkali metal hydroxide, and (D) at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups (E) a pH adjuster, and (F) a surfactant if necessary. The preparation method itself is not particularly limited. Specific examples of the preparation method include, for example, in ultrapure water, (B) a phosphonic acid chelating agent having a nitrogen atom in its structure, (C) an alkali metal hydroxide and (D) an organic acid having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups (F) a surfactant is added if necessary, (E) a pH adjusting agent is added to the solution to adjust the pH, and the solution is stirred to form a homogeneous aqueous solution. The etching agent of the present invention thus prepared may be subjected to a filtration treatment or the like before use.
본 발명의 에칭제를 조제할 때에 사용되는 교반·혼합장치로서는 예를 들면 교반기나 분산기 등을 들 수 있다. 교반기로서는 예를 들면 메카니컬 스터러(macanical stirrer), 마그네틱 스터러 등을 들 수 있다. 또한, 분산기로서는 예를 들면 호모지나이저, 초음파 분산기, 볼 밀, 비즈 밀 등을 들 수 있다.Examples of the stirring / mixing apparatus used when preparing the etching agent of the present invention include an agitator and a disperser. Examples of the stirrer include a mechanical stirrer and a magnetic stirrer. Examples of the dispersing machine include a homogenizer, an ultrasonic dispersing machine, a ball mill, and a bead mill.
- 본 발명의 에칭방법 -- etching method of the present invention -
본 발명의 에칭방법은 적어도 (A) 과산화수소, (B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제, (C) 알칼리 금속 수산화물 및 (D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산을 함유하는 수용액인 에칭제를 사용하여, 티타늄계 금속과 이 티타늄계 금속의 상부에 금속 구리 또는 구리 합금을 갖는 반도체 기판상의 티타늄계 금속의 선택적인 에칭을 실시하는 것을 특징으로 하는 것이다. 즉, 본 발명의 에칭방법은 본 발명의 에칭제를 사용하는 것을 특징으로 하는 것이며, 에칭방법 자체에는 특별히 제한은 없다.The etching method of the present invention is an etching method comprising (A) a hydrogen peroxide, (B) a phosphonic acid chelating agent having a nitrogen atom in its structure, (C) an alkali metal hydroxide, and (D) a compound having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups Characterized in that selective etching of the titanium-based metal on the semiconductor substrate having the titanium-based metal and the metallic copper or the copper alloy on the titanium-based metal is carried out by using an etching agent which is an aqueous solution containing an organic acid. That is, the etching method of the present invention is characterized by using the etching agent of the present invention, and the etching method itself is not particularly limited.
본 발명의 에칭방법의 구체적인 예로서는 먼저 처음에, 상기의 조제방법에 의해 소정의 농도 범위로 조제한 본 발명의 에칭제를 준비한다. 이어서, 예를 들어 본 발명의 에칭제에 Ti계 금속과 당해 Ti계 금속의 상부에 금속 구리 또는 구리 합금을 갖는 반도체 기판을 침지함으로써, Ti계 금속을 선택적으로 에칭할 수 있다. 또한, 에칭양식은 침지식으로 한정되지 않으며, 침지식 외에도, 반도체 기판을 회전시키면서 본 발명의 에칭제를 적하하는 스핀(적하)식, 본 발명의 에칭제를 분무하는 분무(스프레이)식 등 통상 이 분야에서 행해지는 양식을 적절히 채택하면 된다.As a specific example of the etching method of the present invention, first, the etching agent of the present invention prepared in the predetermined concentration range by the aforementioned preparation method is prepared. Subsequently, the Ti-based metal can be selectively etched, for example, by immersing a Ti-based metal and a semiconductor substrate having a metal copper or copper alloy on the Ti-based metal in the etching agent of the present invention. The etching method is not limited to the immersion method. In addition to the immersion method, in addition to the immersion method, a spin (dropping) method of dropping the etching agent of the present invention while rotating the semiconductor substrate, a spraying method of spraying the etching agent of the present invention Adoption of the forms in this field is appropriate.
본 발명의 에칭방법에서 반도체 기판의 처리방식으로서는 매엽 방식, 배치 방식 중 어느 것을 채택하여도 좋다. 매엽 방식이란 일반적으로 반도체 기판을 1장씩 처리하는 방법이라고 할 수 있는 것이며, 배치 방식이란 일반적으로 복수장의 반도체 기판을 동시에 처리하는 방법이라고 할 수 있는 것이다.In the etching method of the present invention, the processing method of the semiconductor substrate may be either a sheet-like method or a batch method. The sheet-laying method is generally a method of processing semiconductor substrates one by one, and the arrangement method is generally a method of simultaneously processing a plurality of semiconductor substrates.
본 발명의 에칭방법에서 에칭온도는 통상 이 분야에서 이루어지는 에칭온도이면 특별히 제한은 없다. 에칭온도의 구체적인 예로서는 예를 들면 10~50℃이다.In the etching method of the present invention, the etching temperature is not particularly limited as long as it is an etching temperature in this field. A specific example of the etching temperature is, for example, 10 to 50 占 폚.
본 발명의 에칭방법에서 에칭시간은 에칭대상인 Ti계 금속의 형상이나 두께 등에 의존하기 때문에 일률적으로 말할 수 있는 것은 아니지만, 실용적으로는 예를 들어 통상 30초~1시간, 바람직하게는 1~30분, 보다 바람직하게는 1~10분이다.Since the etching time in the etching method of the present invention depends on the shape and thickness of the Ti-based metal to be etched, it can not be said uniformly. For practical use, for example, it is usually 30 seconds to 1 hour, preferably 1 to 30 minutes , More preferably from 1 to 10 minutes.
- 본 발명의 에칭제 조제액 -- The etchant preparation liquid of the present invention -
본 발명의 에칭제 조제액은 적어도 (B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제, (C) 알칼리 금속 수산화물 및 (D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산을 함유하는 수용액이며, 또한 (A) 과산화수소를 포함하여 이루어진 용액과 혼합하는 것으로서, 티타늄계 금속과 이 티타늄계 금속의 상부에 금속 구리 또는 구리 합금을 갖는 반도체 기판상의 티타늄계 금속용 에칭제를 조제하기 위한 것이다.(C) an alkali metal hydroxide; and (D) an organic acid having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups in the structure (B). The etching solution contains at least a phosphonic acid chelating agent having a nitrogen atom in the structure (A) an aqueous solution containing (A) hydrogen peroxide, which is mixed with a solution comprising a titanium-based metal and a metal copper or copper alloy on top of the titanium-based metal to prepare an etching agent for a titanium- will be.
즉, 본 발명의 에칭제 조제액은 (A) 과산화수소를 포함하여 이루어진 용액과 혼합하여 본 발명의 에칭제를 조제하기 위해 사용되는 것으로, 본 발명의 에칭제의 공급형태로서, 2액계로 공급되는 경우의 (A) 과산화수소를 포함하여 이루어진 용액 이외의 것이 포함되는 수용액을 가리킨다.That is, the etching solution of the present invention is used for preparing the etching solution of the present invention by mixing with (A) a solution containing hydrogen peroxide. In the supply mode of the etching solution of the present invention, Refers to an aqueous solution containing other than (A) a solution comprising hydrogen peroxide.
이와 같이, 본 발명의 에칭제를, (A) 과산화수소를 포함하여 이루어진 용액과, 적어도 (B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제, (C) 알칼리 금속 수산화물 및 (D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산을 함유하는 수용액인 에칭제 조제액의 2액계로 공급하고, 본 발명의 에칭제 사용시에, 이들을 혼합하여 본 발명의 에칭제로 함으로써, 과산화수소의 분해를 더욱 억제하며, 에칭제의 액 수명을 더욱 길게 할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 에칭제 조제액과 (A) 과산화수소를 포함하여 이루어진 용액과의 혼합은 본 발명의 에칭제를 사용하기 직전에 수행하는 것이 바람직하다.As described above, the etching agent of the present invention can be obtained by mixing (A) a solution containing hydrogen peroxide, (B) a phosphonic acid chelating agent having a nitrogen atom in the structure (B), (C) an alkali metal hydroxide, and A solution of an etching agent which is an aqueous solution containing an organic acid having at least three carboxyl groups and a hydroxyl group, and by using them as an etching agent of the present invention when they are used at the time of using the etching agent of the present invention, decomposition of hydrogen peroxide is further promoted And the liquid life of the etching agent can be further extended. Therefore, it is preferable to mix the solution of the etching solution of the present invention with the solution containing (A) hydrogen peroxide immediately before using the etching agent of the present invention.
본 발명의 에칭제 조제액에서의 (B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제, (C) 알칼리 금속 수산화물 및 (D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산의 각 구성성분의 중량% 농도는, (A) 과산화수소를 포함하는 용액과 혼합하여 본 발명의 에칭제로 했을 때에, 각 구성성분 (B), (C) 및 (D)의 중량% 농도가 상술한 중량% 농도가 되기만 하면 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 중량% 농도가 이하에 나타낸 범위로 조정된 각 성분을 포함하는 에칭제 조제액을 조제하여, 이것과 (A) 과산화수소를 포함하여 이루어진 용액을 혼합하여 본 발명의 에칭제를 조제하면 된다.(B) a phosphonic acid chelating agent having a nitrogen atom in its structure, (C) an alkali metal hydroxide and (D) an organic acid having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups in the composition of the etching solution of the present invention The weight% concentration of the constituent components is preferably such that the weight% concentration of each of the constituent components (B), (C) and (D) is in the range of the above-mentioned weight% when the composition is mixed with the solution containing (A) hydrogen peroxide, There is no particular limitation as long as the concentration of the component (A) is adjusted. For example, an etching solution containing each component whose concentration is adjusted to the range shown below is prepared, and the solution containing the component (A) The etching agent of the present invention may be prepared.
본 발명의 에칭제 조제액 중의 (B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제의 중량% 농도는 에칭제 조제액의 총 중량에 대한 (B)의 중량%로서, 통상 1~10중량%, 바람직하게는 1~8중량%, 보다 바람직하게는 2~6중량%이다.The weight% concentration of the phosphonic acid chelating agent having a nitrogen atom in the structure (B) of the etching solution of the present invention is usually from 1 to 10% by weight, preferably from 1 to 10% by weight, based on the total weight of the etching solution, , Preferably 1 to 8 wt%, and more preferably 2 to 6 wt%.
본 발명의 에칭제 조제액 중의 (C) 알칼리 금속 수산화물의 중량% 농도는 에칭제 조제액의 총 중량에 대한 (C)의 중량%로서, 통상 4~10중량%, 바람직하게는 5~10중량%, 보다 바람직하게는 6~10중량%이다.The weight% concentration of the alkali metal hydroxide (C) in the etching solution of the present invention is usually 4 to 10% by weight, preferably 5 to 10% by weight, in terms of% by weight based on the total weight of the etching solution %, More preferably 6 to 10 wt%.
본 발명의 에칭제 조제액 중의 (D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산의 중량% 농도는 에칭제 조제액의 총 중량에 대한 (D)의 중량%로서, 통상 0.2~10중량%, 바람직하게는 0.2~8중량%, 보다 바람직하게는 0.4~6중량%이다.The weight% concentration of (D) the organic acid having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups in the etchant preparation liquid of the present invention is usually from 0.2% by weight to (D) 10% by weight, preferably 0.2 to 8% by weight, more preferably 0.4 to 6% by weight.
본 발명의 에칭제 조제액은 구성성분인 (B), (C) 및 (D) 외에, 필요에 따라, 기타 성분으로서 (E) pH 조정제, (F) 계면활성제 등이 포함되어 있어도 좋다. 본 발명의 에칭제 조제액 중의 이들 중량% 농도는 (A) 과산화수소를 포함하는 용액과 혼합하여 본 발명의 에칭제로 했을 때에, 각 성분 (E) 및 (F)의 중량% 농도가 상술한 중량% 농도가 되기만 하면, 특별히 제한은 없다.The etching solution of the present invention may contain (E) a pH adjusting agent, (F) a surfactant, and the like as other components as necessary in addition to the components (B), (C) and (D). These weight% concentrations in the etching solution of the present invention are such that when the etching solution of the present invention is mixed with (A) a solution containing hydrogen peroxide, the weight% concentration of each component (E) and (F) There is no particular limitation as long as it is a concentration.
이러한 중량% 농도로 조정된 (B), (C) 및 (D), 그리고 필요하면 (E) 및 (F)의 각 성분을 포함하는 에칭제 조제액은 통상 20~35중량%, 바람직하게는 20~30중량%, 보다 바람직하게는 25~30중량%의 (A) 과산화수소를 포함하여 이루어진 용액과 혼합하면 된다.The etching solution preparation liquid containing the components (B), (C) and (D) adjusted to such a weight percent concentration and the components (E) and (F) if necessary is usually 20 to 35% by weight, (A) 20 to 30% by weight, more preferably 25 to 30% by weight, of hydrogen peroxide.
(A) 과산화수소를 포함하여 이루어진 용액(제1액)과, 본 발명의 에칭제 조제액(제2액)의 혼합비[제1액:제2액]는 중량비 기준으로 통상 50:50~95:5, 바람직하게는 60:40~90:10, 보다 바람직하게는 70:30~80:20이다.(A) solution (first solution) containing hydrogen peroxide and the etching solution (second solution) of the present invention [first solution: second solution] is usually 50:50 to 95: 5, preferably 60:40 to 90:10, and more preferably 70:30 to 80:20.
(A) 과산화수소를 포함하여 이루어진 용액과 본 발명의 에칭제 조제액과의 혼합 방법, 즉, (A) 과산화수소를 포함하여 이루어진 용액과 본 발명의 에칭제 조제액을 이용한 본 발명의 에칭제 조제방법은 상술한 조제방법을 적절히 채택하면 되며, 조제시에 사용되는 교반·혼합장치도 상술한 교반·혼합장치를 사용하면 된다.(A) a method of mixing the solution containing hydrogen peroxide with the solution of the etching solution of the present invention, that is, (A) a solution comprising hydrogen peroxide and the etching solution of the present invention using the etching solution of the present invention May be suitably employed. The stirring / mixing apparatus used in the preparation may be the stirring / mixing apparatus described above.
(A) 과산화수소를 포함하여 이루어진 용액 및 본 발명의 에칭제 조제액의 pH는 특별히 제한되지 않으며, 이들 용액을 혼합했을 때의 pH, 즉, 이들을 혼합하여 본 발명의 에칭제로 했을 때의 pH가, 상술한 pH가 되기만 하면 된다. 바꿔말하면, (A) 과산화수소를 포함하여 이루어진 용액과 본 발명의 에칭제 조제액을 혼합했을 때의 pH가, 통상 중성 내지 알칼리성, 바람직하게는 7 이상 10 이하, 보다 바람직하게는 7.5 이상 9.5 이하, 더욱 바람직하게는 8.0 초과 9.5 이하의 pH를 갖는 본 발명의 에칭제가 되도록, (A) 과산화수소를 포함하여 이루어진 용액과 본 발명의 에칭제 조제액의 pH를 조정하면 된다.The pH of the solution containing the hydrogen peroxide (A) and the solution of the etching solution of the present invention is not particularly limited, and the pH at the time of mixing these solutions, that is, the pH at the time of mixing them into the etching solution of the present invention, The above-mentioned pH need only be attained. In other words, the pH of the solution containing the (A) hydrogen peroxide and the etching solution of the present invention is usually from neutral to alkaline, preferably from 7 to 10, more preferably from 7.5 to 9.5, More preferably, the pH of the solution of the etching solution of the present invention and the solution containing (A) hydrogen peroxide is adjusted so as to be an etching agent of the present invention having a pH of from 8.0 to 9.5.
본 발명의 에칭제 조제액은 보존시나 유통시 등의 미사용시에, 용적을 가능한 작게 하기 위해, 각 구성성분 (B), (C) 및 (D)의 중량% 농도를, 상술한 중량% 농도의 예를 들면 10배~100배의 고농도로 하여도 아무런 문제는 없다. 이러한 고농도의 성분을 갖는 본 발명의 에칭제 조제액은 조제시 등에 적절히 물 등으로 희석하여 사용할 수 있다.The concentration of the components (B), (C) and (D) in the etching solution of the present invention is preferably such that the weight% concentration of each component (B) For example, 10 times to 100 times as high as the concentration of the solution. The etching solution of the present invention having such a high concentration component can be diluted with water or the like at the time of preparation or the like.
- 본 발명에 따른 반도체 기판 -- a semiconductor substrate according to the present invention;
본 발명에 따른 반도체 기판은 반도체 기판을 구성하는 웨이퍼의 상부에 적어도 Ti계 금속을 가지며, 또한, 상기 Ti계 금속의 상부에 금속 구리 또는 구리 합금을 갖는 반도체 기판이다. 반도체 기판을 구성하는 웨이퍼의 구체적인 예로서는 예를 들면 실리콘(Si) 웨이퍼, 실리콘 카바이드(SiC) 웨이퍼, 실리콘을 포함하는 수지계 웨이퍼(유리 에폭시 웨이퍼) 등의 실리콘계 재료로 이루어지는 웨이퍼, 갈륨 인(GaP) 웨이퍼, 갈륨 비소(GaAs) 웨이퍼, 인듐 인(InP) 웨이퍼 등을 들 수 있다. 또한, 실리콘(Si) 웨이퍼로서는 실리콘(Si) 웨이퍼에 예를 들면 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등의 5가 원자를 도핑한 n형 실리콘(Si) 웨이퍼, 실리콘(Si) 웨이퍼에 예를 들면 붕소(B), 갈륨(Ga) 등의 3가 원자를 도핑한 p형 실리콘(Si) 웨이퍼이어도 좋다. 또한, 실리콘(Si) 웨이퍼의 실리콘(Si)으로서는 예를 들면 비정질 실리콘, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 폴리실리콘 중 어느 것이어도 좋다. 이와 같은 웨이퍼 중에서도, 본 발명의 에칭제 및 에칭방법은 실리콘(Si) 웨이퍼, 실리콘 카바이드(SiC) 웨이퍼, 실리콘을 포함하는 수지계 웨이퍼(유리 에폭시 웨이퍼) 등의 실리콘계 재료로 이루어지는 웨이퍼에 적합하게 사용된다.A semiconductor substrate according to the present invention is a semiconductor substrate having at least a Ti-based metal on an upper surface of a wafer constituting a semiconductor substrate, and further comprising a metal copper or a copper alloy on the Ti-based metal. Specific examples of the wafers constituting the semiconductor substrate include silicon (Si) wafers, silicon carbide (SiC) wafers, silicon wafers such as resin wafers (glass epoxy wafers) , Gallium arsenide (GaAs) wafers, and indium phosphide (InP) wafers. Examples of the silicon (Si) wafer include an n-type silicon (Si) wafer doped with a pentavalent atom such as phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb) ) The wafer may be a p-type silicon (Si) wafer doped with a trivalent atom such as boron (B) or gallium (Ga). The silicon (Si) of the silicon (Si) wafer may be, for example, amorphous silicon, single crystal silicon, polycrystalline silicon, or polysilicon. Among such wafers, the etching agent and the etching method of the present invention are suitably used for a wafer made of a silicon material such as a silicon (Si) wafer, a silicon carbide (SiC) wafer, and a resin-based wafer (glass epoxy wafer) .
본 발명에 따른 반도체 기판은 상술한 웨이퍼의 상부에 절연막을 가지고 있어도 좋다. 당해 절연막의 구체적인 예로서는 예를 들면 이산화규소(SiO2)막, 오르토 규산 테트라에틸 Si(OC2H5)4막[TEOS막] 등의 실리콘 산화막, 예를 들면 질화실리콘(Si3N4), 질화탄화실리콘(SiNC) 등의 실리콘 질화막, 예를 들면 저유전율(Low-k)막[SiOC막, SiC막 등] 등을 들 수 있다.The semiconductor substrate according to the present invention may have an insulating film on the wafer. Specific examples of the insulating film include a silicon oxide film such as silicon dioxide (SiO 2 ) film and tetraethylorthosilicate tetraethyl (OC 2 H 5 ) 4 film (TEOS film), for example, silicon nitride (Si 3 N 4 ) (SiOC film, SiC film, etc.), and silicon nitride films such as silicon carbide silicon nitride (SiNC), for example, a low dielectric constant (low-k) film
본 발명에 따른 반도체 기판은 적어도 Ti계 금속을 갖는 것이지만, 당해 Ti계 금속은 상술한 바와 같이 금속 Ti 단독으로 이루어지는 것이어도 좋고, 금속 Ti와 다른 금속으로 이루어지는 합금(Ti계 합금)이어도 좋다. 여기서 말하는 Ti계 합금이란, Ti를 주성분으로 하는 합금이며, 예를 들면 텅스텐(W), 니켈(Ni), 알루미늄(Al) 등에서 선택되는 1종 이상의 금속과 Ti로 이루어진 합금을 들 수 있다. 이와 같은 합금의 구체적인 예로서는 예를 들어 티타늄-텅스텐 합금(TiW 합금), 티타늄-니켈 합금(TiNi 합금), 티타늄-알루미늄 합금(TiAl 합금) 등을 들 수 있다. 본 발명의 에칭제 및 에칭방법은 금속 Ti 또는 티타늄-텅스텐 합금(TiW 합금)에 적합하게 사용된다.The semiconductor substrate according to the present invention has at least a Ti-based metal, but the Ti-based metal may be made of metal Ti alone or an alloy (Ti-based alloy) made of metal Ti and another metal as described above. The Ti-based alloy referred to herein is an alloy containing Ti as a main component and includes, for example, at least one metal selected from the group consisting of tungsten (W), nickel (Ni) and aluminum (Al) Specific examples of such alloys include titanium-tungsten alloys (TiW alloys), titanium-nickel alloys (TiNi alloys), and titanium-aluminum alloys (TiAl alloys). The etchant and etching method of the present invention is suitably used for metal Ti or a titanium-tungsten alloy (TiW alloy).
본 발명에 따른 Ti계 금속은 본 발명에 따른 반도체 기판에서 배리어 메탈(Barrier metal), 밀착층 등을 구성하는 금속이다.The Ti-based metal according to the present invention is a metal constituting a barrier metal, an adhesion layer, or the like in the semiconductor substrate according to the present invention.
본 발명에 따른 반도체 기판은 Ti계 금속의 상부에 금속 구리 또는 구리 합금을 갖는 것이지만, 당해 금속 구리 또는 구리 합금은 밀착층, 배선 또는 범프 등을 구성하는 금속이다.The semiconductor substrate according to the present invention has metal copper or a copper alloy on the Ti-based metal, but the metal copper or copper alloy is a metal constituting the adhesion layer, the wiring, the bump, or the like.
본 발명에 따른 금속 구리 또는 구리 합금이 구리 배선 또는 구리 합금 배선인 경우, 여기서 말하는 구리 합금 배선은 구리를 주성분으로 하는 구리 합금 배선이며, 예를 들면 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 니켈(Ni) 등에서 선택되는 1종 이상의 금속과 구리로 이루어진 구리 합금 배선을 들 수 있다. 이와 같은 구리 합금 배선의 구체적인 예로서는 예를 들면 구리-마그네슘 합금 배선(CuMg 합금 배선), 구리-망간 합금 배선(CuMn 합금 배선), 구리-니켈 합금 와이어(CuNi 합금 배선) 등을 들 수 있다.In the case where the metal copper or copper alloy according to the present invention is a copper wiring or a copper alloy wiring, the copper alloy wiring referred to herein is a copper alloy wiring mainly composed of copper, and examples thereof include magnesium (Mg), manganese (Mn) Ni), and copper alloy wiring made of copper. Specific examples of such copper alloy wiring include copper-magnesium alloy wiring (CuMg alloy wiring), copper-manganese alloy wiring (CuMn alloy wiring), and copper-nickel alloy wire (CuNi alloy wiring).
본 발명에 따른 Ti계 금속이 밀착층인 경우, 본 발명에 따른 반도체 기판은 Ti계 금속 이외의 금속으로 이루어진 배리어 메탈을 가지고 있어도 좋다. 당해 배리어 메탈의 구체적인 예로서는 예를 들면 탄탈륨(Ta), 질화탄탈(Ta) 등을 들 수 있다.When the Ti-based metal according to the present invention is an adhesion layer, the semiconductor substrate according to the present invention may have a barrier metal made of a metal other than Ti-based metal. Specific examples of the barrier metal include tantalum (Ta), tantalum nitride (Ta), and the like.
본 발명에 따른 반도체 기판은 납(Pb) 프리 솔더 범프를 가지고 있어도 좋다. 여기서 말하는 납(Pb) 프리 솔더 범프를 구성하는 금속으로서는 예를 들면 구리(Cu), 주석(Sn), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 아연(Zn), 은(Ag), 금(Au), 인듐(In), 안티몬(Sb), 비스무트(Bi) 등에서 선택되는 금속으로 이루어진 것을 들 수 있다. 납(Pb) 프리 솔더 범프가 금속 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 범프인 경우의 범프를 구성하는 금속으로서는 구리로 이루어진 범프, 혹은 주석(Sn)에서 선택되는 1종 이상의 금속과 구리로 이루어진 구리 합금 범프를 들 수 있다. 이와 같은 구리 합금 범프의 구체적인 예로서는 예를 들면 구리-주석 합금 범프(CuSn 합금 범프) 등을 들 수 있다.The semiconductor substrate according to the present invention may have a lead (Pb) pre-solder bump. Examples of the metal constituting the lead (Pb) free solder bump include copper (Cu), tin (Sn), aluminum (Al), nickel (Ni), zinc (Zn), silver (Ag) ), Indium (In), antimony (Sb), bismuth (Bi), and the like. When the lead (Pb) free solder bump is a bump made of metal copper or a copper alloy, the metal constituting the bump may be a bump made of copper or a copper alloy bump made of at least one metal selected from tin (Sn) . Specific examples of such copper alloy bumps include copper-tin alloy bumps (CuSn alloy bumps) and the like.
본 발명에 따른 반도체 기판이 금속 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 범프를 갖는 경우에는, 배선은 금속 구리 또는 구리 합금 이외의 금속으로 이루어진 배선이어도 좋다. 당해 배선을 구성하는 금속으로서는 예를 들면 알루미늄(Al), 금(Au) 등을 들 수 있다. 이와 같은 배선의 구체적인 예로서는 예를 들면 알루미늄(Al) 배선, 금(Au) 배선 등을 들 수 있다.In the case where the semiconductor substrate according to the present invention has a bump made of metal copper or a copper alloy, the wiring may be a wiring made of metal copper or a metal other than copper alloy. Examples of the metal constituting the wiring include aluminum (Al) and gold (Au). Specific examples of such wirings include aluminum (Al) wiring, gold (Au) wiring, and the like.
본 발명에 따른 반도체 기판이 납(Pb) 프리 솔더 범프를 갖는 경우에는, 당해 반도체 기판은 상술한 금속 배선과 당해 범프와의 접착성을 높이기 위해, 이들 사이에, 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 구리(Cu) 등의 금속으로 이루어진 도체·접착 부위를 가지고 있어도 좋다.In the case where the semiconductor substrate according to the present invention has a lead (Pb) pre-solder bump, the semiconductor substrate is preferably made of nickel (Ni), palladium (Pd ), Copper (Cu), or the like.
상술한 배리어 메탈, 밀착층, 금속 배선, 납(Pb) 프리 솔더 범프, 도체·접착 부위를 형성하는 방법으로서는 통상 이 분야에서 이루어지는 방법이라면 특별히 제한되지 않으며, 구체적으로는 예를 들면 본 발명에 따른 반도체 기판을 구성하는 웨이퍼 상에 레지스트 등으로 회로를 형성한 후, 도금, 화학기상증착을 사용하여 당해 배리어 메탈, 밀착층, 금속배선, 납(Pb) 프리 솔더 범프, 도체·접착부위를 형성하면 된다.The method for forming the barrier metal, the adhesion layer, the metal wiring, the lead (Pb) free solder bump, and the conductor / adhesive portion is not particularly limited as long as it is a method usually performed in this field. Specifically, A barrier metal, a contact layer, a metal wiring, a lead (Pb) pre-solder bump, and a conductor / adhesive portion are formed by plating or chemical vapor deposition after forming a circuit using a resist or the like on a wafer constituting a semiconductor substrate do.
실시예Example
이하, 실시예 및 비교예에 기초하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 예 중에서 %는 특기하지 않는 한 중량기준(w/w)%이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following examples, percentages are by weight (w / w)% unless otherwise specified.
실시예 1 : 본 발명의 에칭제의 조제-1Example 1: Preparation of etching agent of the present invention -1
초순수에, 표 1에 나타낸 중량%가 되도록 산화수소(와코준야쿠공업주식회사제), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)헵타나트륨염(32% 수용액)(이타르매치재팬주식회사제), 수산화칼륨(와코준야쿠공업주식회사제) 및 구연산(코마츠야주식회사제)을 첨가하고 적절히 교반하여 본 발명의 에칭제를 얻었다. 얻어진 에칭제의 pH는 9.0이었다. 당해 에칭제를 에칭제 1로 하였다.To the ultrapure water were added hydrogen peroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), diethylenetriamine penta (methylenephosphonic acid) hepta sodium salt (32% aqueous solution) (manufactured by Itaramachi Japan KK) (Manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and citric acid (manufactured by Komatsuya Co., Ltd.) were added and stirred appropriately to obtain an etching agent of the present invention. The pH of the obtained etching agent was 9.0. This etching agent was used as the etching first.
비교예 1 : 비교용 에칭제의 조제-1Comparative Example 1: Preparation of Comparative Etching Agent-1
초순수에, 표 1에 나타낸 중량%가 되도록 과산화수소(와코준야쿠공업주식회사제), 1-히드록시에탄-1,1-비스(포스폰산)(60% 수용액)(와코준야쿠공업주식회사제), 수산화칼륨(와코준야쿠공업주식회사제) 및 구연산(코마츠주식회사제)을 첨가하고 적절히 교반하여 비교용 에칭제를 얻었다. 얻어진 에칭제의 pH는 9.0이었다. 당해 에칭제를 에칭제 2로 하였다.Hydrogen peroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 1-hydroxyethane-1,1-bis (phosphonic acid) (60% aqueous solution) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to ultrapure water, Potassium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and citric acid (manufactured by Komatsu Co., Ltd.) were added and stirred appropriately to obtain a comparative etching agent. The pH of the obtained etching agent was 9.0. This etching agent was used as the etching second.
비교예 2 : 비교용 에칭제의 조제-2 Comparative Example 2: Preparation of Comparative Etching Agent-2
초순수에, 표 1에 나타낸 중량%가 되도록 과산화수소(와코준야쿠공업주식회사제), 에틸렌디아민테트라아세트산(와코준야쿠공업주식회사제제), 수산화칼륨(와코준야쿠공업주식회사제) 및 구연산(코마츠주식회사제)을 첨가하고 적절히 교반하여 비교용 에칭제를 얻었다. 얻어진 에칭제의 pH는 9.0이었다. 당해 에칭제를 에칭제 3으로 하였다.(Manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), ethylenediamine tetraacetic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), potassium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and citric acid (manufactured by Komatsu Kogyo Co., Ltd.) ) Was added and stirred appropriately to obtain a comparative etching agent. The pH of the obtained etching agent was 9.0. This etching agent was used as an etching third.
실시예 1 및 비교예 1~2의 에칭제의 조성(성분 및 중량%)을 표 1에 나타낸다.The composition (component and% by weight) of the etchant of Example 1 and Comparative Examples 1 to 2 is shown in Table 1. [
(중량%)Chelating agent
(weight%)
1.5DEPPO
1.5
1.5HEDPO
1.5
1.5EDTA
1.5
HEDPO : 1-히드록시에탄-1,1-비스(포스폰산)
EDTA : 에틸렌디아민테트라아세트산DEPPO: Diethylene triamine penta (methylene phosphonic acid)
HEDPO: 1-hydroxyethane-1,1-bis (phosphonic acid)
EDTA: Ethylenediamine tetraacetic acid
실험예 1~3 : 에칭제 1~3의 침지시험Experimental Examples 1 to 3: Immersion test of Etching Nos. 1 to 3
실시예 1 및 비교예 1~2에서 얻어진 각 에칭제를 폴리프로필렌제 용기에 넣고, 40℃로 가온한 당해 에칭제에 1cm×2cm의 티타늄판(레어메탈릭사제)과 2cm×2cm의 동판(레어메탈릭사제)을 각 1장씩 동시에 300분간 침지하였다. 에칭 중에, 소정 시간마다(30, 60, 180, 300분) 금속함량 분석용으로서 100μL, 과산화수소 분석용으로서 100μL를 각각 샘플링하였다.Each of the etching agents obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 was placed in a container made of polypropylene and heated to 40 ° C. To the etching agent, a 1 cm x 2 cm titanium plate (manufactured by Rare Metallic Co., Ltd.) and a 2 cm x 2 cm copper plate Manufactured by Metallic Co., Ltd.) were immersed for one hour at the same time for 300 minutes. During the etching, 100 μL was sampled at predetermined times (30, 60, 180, 300 minutes) for analyzing the metal content and 100 μL was sampled for analysis of hydrogen peroxide.
금속함량 분석용으로서 샘플링한 각 에칭제는 1% 질산수용액으로 100배 희석하여 금속 티타늄과 금속 구리의 함량을 플라즈마 발광분광분석장치(장치명: ICP-AES SPS-3100; SII사제)로 측정하였다. 측정한 함량의 결과로부터, 티타늄판 및 동판의 단위면적당 금속 티타늄 및 금속 구리의 용해량과, 티타늄 및 구리의 에칭속도를 산출하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.Each of the sampled etchants used for analyzing the metal content was diluted 100 times with 1% nitric acid aqueous solution, and the content of metallic titanium and metallic copper was measured by a plasma emission spectrometer (apparatus: ICP-AES SPS-3100; manufactured by SII). From the results of the measured contents, the amounts of dissolution of metallic titanium and metallic copper per unit area of the titanium plate and copper plate, and the etching rates of titanium and copper were calculated. The results are shown in Table 2.
또한, 과산화수소 분석용으로서 샘플링한 각 에칭제는 0.5N의 황산수용액으로 10mL로 매스 업하고, 0.02mol/L의 과망간산칼륨에 의한 산화 환원 적정법에 의해 과산화수소의 함량을 산출하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.Each of the etching agents sampled for the hydrogen peroxide analysis was mass-up to 10 mL with a 0.5N sulfuric acid aqueous solution, and the content of hydrogen peroxide was calculated by an oxidation-reduction titration method using 0.02 mol / L potassium permanganate. The results are shown in Table 3.
또한, 이들 실험예는 티타늄판 및 동판을 각각 1장씩 최장 300분간 계속해서 침지한 실험인데, 본 실험예는 실제 에칭제의 사용시에, 복수장의 반도체 기판을 연속적으로 침지하는 방법을 상정한 모델 실험이며, 최장 300분 동안, 복수장의 반도체 기판을 에칭하여 동일한 에칭제를 연속적으로 사용한 경우의 에칭속도와 과산화수소의 분해율을 비교한 것이다.These experimental examples are experiments in which a titanium plate and a copper plate were continuously immersed for one time each for a maximum of 300 minutes. In this experimental example, in the actual use of the etching agent, a model experiment in which a method of continuously immersing a plurality of semiconductor substrates , And the etch rate and the decomposition rate of hydrogen peroxide when the same etchant was continuously used for etching a plurality of semiconductor substrates for a maximum of 300 minutes.
(분)time
(minute)
에칭제 1Experimental Example 1
Etching 1
에칭제 2Experimental Example 2
Etching second
에칭제 3Experimental Example 3
Etching third
(nm/min.)Ti E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Cu E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Ti E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Cu E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Ti E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Cu E / R
(nm / min.)
용해속도비Ti / Cu
Dissolution rate ratio
(분)time
(minute)
에칭제 1Experimental Example 1
Etching 1
에칭제 2Experimental Example 2
Etching second
에칭제 3Experimental Example 3
Etching third
(%)H 2 O 2 content
(%)
(%)H 2 O 2 Decomposition Rate
(%)
(%)H 2 O 2 content
(%)
(%)H 2 O 2 Decomposition Rate
(%)
(%)H 2 O 2 content
(%)
(%)H 2 O 2 Decomposition Rate
(%)
실험예 1~3의 결과에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 에칭제(에칭제 1)는 Ti/Cu의 용해속도비가 높을 뿐만 아니라, 에칭을 시작하고 나서 300분 후의 과산화수소의 분해율이 다른 에칭제(에칭제 2 및 3)와 비교해서 가장 낮은 14.8%로, 과산화수소의 분해가 가장 억제되고 있음을 알 수 있었다(실험예 1). 이에 반해, 비교예 1의 에칭제(에칭제 2)는 본 발명의 에칭제와 동등한 정도의 Ti/Cu의 용해속도비를 가지고 있지만, 과산화수소의 분해율이 매우 높고, 에칭을 시작하고 나서 300분 후에는 과산화수소의 7할 가까이가 분해되어 있음을 알 수 있었다(실험예 2). 또한, 비교예 2의 에칭제(에칭제 3)는 본 발명의 에칭제보다도 Ti/Cu의 용해속도비가 높은 것이었지만, 과산화수소의 분해율이 높고, 에칭을 시작하고 나서 300분 후에는 과산화수소의 5할 가까이가 분해되어 있음을 알 수 있었다(실험예 3). 실험예 1~3의 구리의 에칭속도 결과를 볼 때, 어느 경우에든 동판으로부터 구리(산화구리)가 용출되고 있지만, 본 발명의 에칭제에 의한 에칭이 동판으로부터 구리(산화구리)의 용출량이 가장 많다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 에칭제에서 과산화수소의 분해가 가장 억제되고 있음을 볼 때, 본 발명에 따른 킬레이트제인, 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제는 구리(산화구리)에 대해 가장 높은 킬레이트능을 가지며, 구리(산화구리)를 킬레이트함으로써 과산화수소의 분해를 억제(방지)하고 있는 것으로 생각된다.As shown in the results of Experimental Examples 1 to 3, the etchant (etchant 1) of the present invention not only has a high dissolution rate ratio of Ti / Cu but also has a decomposition ratio of hydrogen peroxide after 300 minutes from the start of etching to other etchants (14.8%), which is the lowest in comparison with the etching methods (2) and (3), and the decomposition of hydrogen peroxide is most suppressed (Experimental Example 1). On the other hand, the etchant (etchant 2) of Comparative Example 1 has a dissolution rate ratio of Ti / Cu equal to that of the etchant of the present invention, but the decomposition ratio of hydrogen peroxide is very high, and after 300 minutes Of the hydrogen peroxide was decomposed at about 70% of the hydrogen peroxide (Experimental Example 2). In addition, although the dissolution rate ratio of Ti / Cu was higher than that of the etching agent of the present invention, the decomposition rate of hydrogen peroxide was higher than that of the etching agent of the present invention, and after 300 minutes from the start of etching, And it was found that the neighboring parts were disassembled (Experimental Example 3). Copper (copper oxide) was eluted from the copper plate in any case when the results of the etching rates of copper in Experimental Examples 1 to 3 were taken into account. However, the etching amount by the etching agent of the present invention was the highest in the elution amount of copper (copper oxide) many. Nevertheless, considering that decomposition of hydrogen peroxide is most suppressed in the etchant of the present invention, the phosphonic acid-based chelating agent having a nitrogen atom in the structure, which is a chelating agent according to the present invention, (Chelating) copper (copper oxide) by inhibiting (preventing) the decomposition of hydrogen peroxide.
실시예 2 : 본 발명의 에칭제의 조제-2Example 2: Preparation of the etching agent of the present invention -2
초순수에, 표 4에 나타낸 중량%가 되도록 과산화수소(와코준야쿠공업주식회사제), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)헵타나트륨염(32% 수용액)(이타르매치 재팬주식회사제), 수산화칼륨(와코준야쿠공업주식회사제) 및 구연산(코마츠주식회사제)을 첨가하고 적절히 교반하여 본 발명의 에칭제를 얻었다. 얻어진 에칭제의 pH는 9.0이었다. 당해 에칭제를 에칭제 4로 하였다.To the ultrapure water, hydrogen peroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), diethylenetriamine penta (methylenephosphonic acid) hepta sodium salt (32% aqueous solution) (manufactured by Itarmak Japan Co., Ltd.) and potassium hydroxide Manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and citric acid (manufactured by Komatsu K.K.) were added and stirred appropriately to obtain an etching agent of the present invention. The pH of the obtained etching agent was 9.0. This etching agent was designated as etching fourth.
비교예 3 : 비교용 에칭제의 조제-3Comparative Example 3: Preparation of comparative etching agent-3
초순수에, 표 4에 나타낸 중량%가 되도록 과산화수소(와코준야쿠공업주식회사제), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)헵타나트륨염(32% 수용액)(이타르매치재팬주식회사제), 수산화칼륨(와코준야쿠공업주식회사제) 및 타르타르산(와코준야쿠공업주식회사제)을 첨가하고 적절히 교반하여 비교용 에칭제를 얻었다. 얻어진 에칭제의 pH는 9.0이었다. 당해 에칭제를 에칭제 5로 하였다.To the ultrapure water, hydrogen peroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), diethylenetriamine penta (methylenephosphonic acid) hepta sodium salt (32% aqueous solution) (manufactured by Itarmak Japan Co., Ltd.) and potassium hydroxide Manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and tartaric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred appropriately to obtain a comparative etching agent. The pH of the obtained etching agent was 9.0. This etching agent was designated as etching fifth.
비교예 4 : 비교용 에칭제의 조제-4Comparative Example 4: Preparation of comparative etching agent-4
초순수에, 표 4에 나타낸 중량%가 되도록 과산화수소(와코준야쿠공업주식회사제), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)헵타나트륨염(32% 수용액)(이타르매치재팬주식회사제), 수산화칼륨(와코준야쿠공업주식회사제) 및 말산(와코준야쿠공업주식회사제)을 첨가하고 적절히 교반하여 비교용 에칭제를 얻었다. 얻어진 에칭제의 pH는 9.0이었다. 당해 에칭제를 에칭제 6으로 하였다.To the ultrapure water, hydrogen peroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), diethylenetriamine penta (methylenephosphonic acid) hepta sodium salt (32% aqueous solution) (manufactured by Itarmak Japan Co., Ltd.) and potassium hydroxide Manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and malic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred appropriately to obtain a comparative etching agent. The pH of the obtained etching agent was 9.0. This etching agent was designated as etching sixth.
비교예 5 : 비교용 에칭제의 조제-5 Comparative Example 5: Preparation of comparative etching agent -5
초순수에, 표 4에 나타낸 중량%가 되도록 과산화수소(와코준야쿠공업주식회사제), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)헵타나트륨염(32% 수용액)(이타르매치재팬주식회사제), 수산화칼륨(와코준야쿠공업주식회사제) 및 1,2,3-프로판트리카르복실산(와코준야쿠공업주식회사제)을 첨가하고 적절히 교반하여 비교용 에칭제를 얻었다. 얻어진 에칭제의 pH는 9.0이었다. 당해 에칭제를 에칭제 7로 하였다.To the ultrapure water, hydrogen peroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), diethylenetriamine penta (methylenephosphonic acid) hepta sodium salt (32% aqueous solution) (manufactured by Itarmak Japan Co., Ltd.) and potassium hydroxide Manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 1,2,3-propanetricarboxylic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred appropriately to obtain a comparative etching agent. The pH of the obtained etching agent was 9.0. This etching agent was designated as etching 7.
비교예 6 : 비교용 에칭제의 조제-6Comparative Example 6: Preparation of comparative etching agent-6
초순수에, 표 4에 나타낸 중량%가 되도록 과산화수소(와코준야쿠공업주식회사제), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)헵타나트륨염(32% 수용액)(이타르매치재팬주식회사제), 수산화칼륨(와코준야쿠공업주식회사제) 및 벤조트리아졸(와코준야쿠공업주식회사제)을 첨가하고 적절히 교반하여 비교용 에칭제를 얻었다. 얻어진 에칭제의 pH는 9.0이었다. 당해 에칭제를 에칭제 8로 하였다.To the ultrapure water, hydrogen peroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), diethylenetriamine penta (methylenephosphonic acid) hepta sodium salt (32% aqueous solution) (manufactured by Itarmak Japan Co., Ltd.) and potassium hydroxide Manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and benzotriazole (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred appropriately to obtain a comparative etching agent. The pH of the obtained etching agent was 9.0. This etching agent was designated as etching 8.
실시예 2 및 비교예 3~6의 에칭제의 조성(성분 및 중량%)을 표 4에 나타낸다.The compositions (components and% by weight) of the etchant of Example 2 and Comparative Examples 3 to 6 are shown in Table 4. [
(중량%)Organic acid (copper corrosion inhibitor)
(weight%)
0.1Citric acid
0.1
0.1Tartaric acid
0.1
0.1Malian
0.1
0.11,2,3-propanetricarboxylic acid
0.1
0.1BTA
0.1
BTA : 벤조트리아졸DEPPO: Diethylene triamine penta (methylene phosphonic acid)
BTA: benzotriazole
실험예 4~8 : 에칭제 4~8의 침지시험EXPERIMENTAL EXAMPLES 4 to 8: Immersion tests of etching agents 4 to 8
실시예 2 및 비교예 3~6에서 얻어진 각 에칭제를 폴리프로필렌제 용기에 넣고, 당해 에칭제에 실온(25℃) 하에서 2cm×2cm의 티타늄판(레어메탈릭사제)과 2cm×2cm의 동판(레어메탈릭사제)을 각 2장씩 동시에 300분간 침지하였다. 에칭 중에, 소정 시간마다(60, 120, 180, 240, 300분) 금속함량 분석용으로서 100μL, 과산화수소 분석용으로서 100μL를 각각 샘플링하였다.Each of the etching agents obtained in Example 2 and Comparative Examples 3 to 6 was placed in a polypropylene container and a 2 cm x 2 cm titanium plate (manufactured by Rare Metallic Co., Ltd.) and a copper plate (2 cm x 2 cm) Manufactured by Rare Metallic Co., Ltd.) were immersed for two minutes at the same time for 300 minutes. During the etching, 100 袖 L was sampled for each of the metal contents (100, 60, 120, 180, 240, and 300 minutes) and 100 袖 L for the hydrogen peroxide analysis.
금속함량 분석용으로서 샘플링한 각 에칭제는 1% 질산수용액으로 100배 희석하여 금속 티타늄과 금속 구리의 함량을 플라즈마 발광분광분석장치(장치명 : ICP-AES SPS-3100; SII사제)로 측정하였다. 측정한 함량의 결과로부터, 티타늄판 및 동판의 단위면적당 금속 티타늄 및 금속 구리의 용해량과, 티타늄 및 구리의 에칭속도를 산출하였다. 그 결과를 표 5에 나타낸다.Each of the sampled etchants used for analyzing the metal content was diluted 100 times with 1% nitric acid aqueous solution, and the content of metallic titanium and metallic copper was measured by a plasma emission spectrometer (apparatus: ICP-AES SPS-3100; manufactured by SII). From the results of the measured contents, the amounts of dissolution of metallic titanium and metallic copper per unit area of the titanium plate and copper plate, and the etching rates of titanium and copper were calculated. The results are shown in Table 5.
또한, 과산화수소 분석용으로서 샘플링한 각 에칭제는 0.5N의 황산수용액으로 10mL로 메스 업하고, 0.02mol/L의 과망간산칼륨에 의한 산화 환원 적정법에 의해 과산화수소의 함량을 산출하였다. 그 결과를 표 6에 나타낸다.Each of the etching agents sampled for the hydrogen peroxide analysis was mass-up to 10 mL with a 0.5N sulfuric acid aqueous solution, and the content of hydrogen peroxide was calculated by an oxidation-reduction titration method with 0.02 mol / L potassium permanganate. The results are shown in Table 6.
또한, 이들 실험예는 티타늄판과 동판을 각각 2장씩 최장 300분간 계속해서 침지한 실험인데, 본 실험예는 실제 에칭제의 사용시에, 복수장의 반도체 기판을 연속적으로 침지하는 방법을 상정한 모델 실험이며, 최장 300분 동안, 복수장의 반도체 기판을 에칭하여 동일한 에칭제를 연속적으로 사용한 경우의 에칭속도와 과산화수소의 분해율을 비교한 것이다.These experiments were carried out by immersing two titanium plates and copper plates continuously for a maximum of 300 minutes for a maximum of 300 minutes. In this experimental example, when using an actual etching agent, a model experiment in which a method of continuously immersing a plurality of semiconductor substrates , And the etch rate and the decomposition rate of hydrogen peroxide when the same etchant was continuously used for etching a plurality of semiconductor substrates for a maximum of 300 minutes.
(분)
time
(minute)
에칭제 4Experimental Example 4
Etching 4
에칭제 5Experimental Example 5
Etching 5
에칭제 6Experimental Example 6
Etching 6
에칭제 7Experimental Example 7
Etching 7
에칭제 8Experimental Example 8
Etching 8
(nm/
min.)Ti E / R
(nm /
min.)
(nm/
min.)Cu E / R
(nm /
min.)
(nm/
min.)Ti E / R
(nm /
min.)
(nm/
min.)Cu E / R
(nm /
min.)
(nm/
min.)Ti E / R
(nm /
min.)
(nm/
min.)Cu E / R
(nm /
min.)
(nm/
min.)Ti E / R
(nm /
min.)
(nm/
min.)Cu E / R
(nm /
min.)
(nm/
min.)Ti E / R
(nm /
min.)
(nm/
min.)Cu E / R
(nm /
min.)
용해
속도비Ti / Cu
Dissolution
Speed ratio
(분)time
(minute)
에칭제 4Experimental Example 4
Etching 4
에칭제 5Experimental Example 5
Etching 5
에칭제 6Experimental Example 6
Etching 6
에칭제 7Experimental Example 7
Etching 7
에칭제 8Experimental Example 8
Etching 8
함량
(%)H 2 O 2
content
(%)
분해율
(%)H 2 O 2
Decomposition rate
(%)
함량
(%)H 2 O 2
content
(%)
분해율
(%)H 2 O 2
Decomposition rate
(%)
함량
(%)H 2 O 2
content
(%)
분해율
(%)H 2 O 2
Decomposition rate
(%)
함량
(%)H 2 O 2
content
(%)
분해율
(%)H 2 O 2
Decomposition rate
(%)
함량
(%)H 2 O 2
content
(%)
분해율
(%)H 2 O 2
Decomposition rate
(%)
실험예 4~8의 결과에서 나타나는 바와 같이, 본 발명의 에칭제(에칭제 4)는 에칭을 시작하고 나서 300분 후의 과산화수소의 분해율이 다른 에칭제(에칭제 5~8)와 비교해서 가장 낮은 7.8%로, 과산화수소의 분해가 가장 억제되고 있음을 알 수 있었다(실험예 4). 실험예 4~7의 구리의 에칭속도 결과로부터, 에칭제를 장시간 사용한 경우에는 본 발명의 에칭제에 의한 에칭이 동판으로부터의 구리(산화구리)의 용출량을 가장 억제하고 있음을 알 수 있었다. 이와 같은 점들로부터 볼 때, 유기산(구리 부식방지제) 중에서도, 본 발명에 따른 유기산(구리 부식방지제)인 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산(구리 부식방지제)이 구리로부터의 구리(산화구리)의 용출을 가장 억제할 수 있으며, 나아가 구리(산화구리)에 의한 과산화수소의 분해를 억제하고 있는 것으로 생각된다. 또한, 종래부터 알려져 있는 구리 부식방지제인 벤조트리아졸을 함유하는 에칭제(에칭제 8)와 비교하여도, 에칭제를 장시간 연속적으로 사용한 경우에는 본 발명의 에칭제 쪽이 과산화수소의 분해가 억제되고 있음을 알 수 있었다.As shown in the results of Experimental Examples 4 to 8, the etchant (etchant 4) of the present invention has the lowest decomposition rate of hydrogen peroxide after 300 minutes from the start of etching compared with other etchants (etchants 5 to 8) 7.8%, indicating that the decomposition of hydrogen peroxide is most suppressed (Experimental Example 4). From the results of the etching rates of copper in Experimental Examples 4 to 7, it was found that when the etching agent was used for a long time, the etching by the etching agent of the present invention suppressed the amount of copper (copper oxide) elution from the copper plate. In view of these points, an organic acid (copper corrosion inhibitor) having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups as the organic acid (copper corrosion inhibitor) according to the present invention among the organic acids (copper corrosion inhibitors) (Copper oxide) can be suppressed most effectively, and further, the decomposition of hydrogen peroxide by copper (copper oxide) is suppressed. Further, in comparison with an etchant containing a benzotriazole as a conventionally known copper corrosion inhibitor (etchant 8), when the etchant is continuously used for a long time, the decomposition of hydrogen peroxide is suppressed in the etchant of the present invention .
비교예 7 : 비교용 에칭제의 조제-7Comparative Example 7: Preparation of comparative etching agent-7
초순수에, 표 7에 나타낸 중량%가 되도록 과산화수소(와코준야쿠공업주식회사제), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)헵타나트륨염(32% 수용액)(이타르매치재팬주식회사제), 수산화칼륨(와코준야쿠공업주식회사제) 및 벤조트리아졸(와코준야쿠공업주식회사제)을 첨가하고 적절히 교반하여 비교용 에칭제를 얻었다. 얻어진 에칭제의 pH는 9.0이었다. 당해 에칭제를 에칭제 9로 하였다.To the ultrapure water, hydrogen peroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), diethylenetriamine penta (methylenephosphonic acid) hepta sodium salt (32% aqueous solution) (manufactured by Itarmak Japan Co., Ltd.) and potassium hydroxide Manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and benzotriazole (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred appropriately to obtain a comparative etching agent. The pH of the obtained etching agent was 9.0. This etching agent was designated as etching No. 9.
비교예 8 : 비교용 에칭제의 조제-8Comparative Example 8: Preparation of Comparative Etching Agent-8
초순수에, 표 7에 나타낸 중량%가 되도록 과산화수소(와코준야쿠공업주식회사제), 에틸렌디아민(와코준야쿠공업주식회사제), 수산화칼륨(와코준야쿠공업주식회사제) 및 구연산(코마츠야주식회사제)을 추가하였는데, 과산화수소와 에틸렌디아민이 격렬하게 반응하여 과산화수소가 급격히 분해되었기 때문에, 비교용 에칭제 10을 얻을 수 없었다.(Produced by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), ethylenediamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), potassium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and citric acid (manufactured by Komatsuya Kogyo Co., Ltd.) were added to ultrapure water, However, since the hydrogen peroxide and ethylenediamine reacted violently and the hydrogen peroxide was rapidly decomposed, the comparative etching solution 10 could not be obtained.
비교예 9 : 비교용 에칭제의 조제-9Comparative Example 9: Preparation of Comparative Etching Agent-9
초순수에, 표 7에 나타낸 중량%가 되도록 과산화수소(와코준야쿠공업주식회사제), 에탄올아민(와코준야쿠공업주식회사제), 수산화칼륨(와코준야쿠공업주식회사제) 및 구연산(코마츠야주식회사제)을 추가하였더니, 과산화수소와 에탄올아민이 격렬하게 반응하여 과산화수소가 급격히 분해되어 버렸기 때문에, 비교용 에칭제 11을 얻을 수 없었다.(Manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), ethanolamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), potassium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and citric acid (manufactured by Komatsuya Kogyo Co., Ltd.) were added to ultrapure water, , Hydrogen peroxide and ethanolamine reacted violently and the hydrogen peroxide was rapidly decomposed, so that the comparative etching 11 could not be obtained.
비교예 7~9의 에칭제의 조성(성분 및 중량%)을 실시예 1의 에칭제의 조성과 함께 표 7에 나타낸다.The compositions (components and% by weight) of the etchants of Comparative Examples 7 to 9 are shown in Table 7 together with the composition of the etchant of Example 1.
(중량%)Chelating agent
(weight%)
1.5DEPPO
1.5
1.5DEPPO
1.5
1.5Ethylenediamine
1.5
1.5Ethanolamine
1.5
(중량%)Organic acid (copper corrosion inhibitor)
(weight%)
0.1Citric acid
0.1
0.1BTA
0.1
0.1Citric acid
0.1
0.1Citric acid
0.1
BTA : 벤조트리아졸DEPPO: Diethylene triamine penta (methylene phosphonic acid)
BTA: benzotriazole
실험예 9 : 에칭제 9의 침지시험Experimental Example 9: Immersion test of Etching Ninth
비교예 7에서 얻어진 에칭제를 폴리프로필렌제 용기에 넣고, 40℃로 가온한 당해 에칭제에 1cm×2cm의 티타늄판(레어메탈릭사제)과 2cm×2cm의 동판(레어메탈릭사제)을 각 1장씩 동시에 300분간 침지하였다. 에칭 중에, 소정 시간마다(30, 60, 180, 300분) 금속함량 분석용으로서 100μL, 과산화수소 분석용으로서 100μL를 각각 샘플링하였다.The etching agent obtained in Comparative Example 7 was placed in a container made of polypropylene, and a 1 cm x 2 cm titanium plate (manufactured by Rare Metallic Co., Ltd.) and a copper plate of 2 cm x 2 cm (manufactured by Rare Metallic Co., Ltd.) And immersed for 300 minutes at the same time. During the etching, 100 μL was sampled at predetermined times (30, 60, 180, 300 minutes) for analyzing the metal content and 100 μL was sampled for analysis of hydrogen peroxide.
금속함량 분석용으로서 샘플링한 에칭제는 1% 질산수용액으로 100배 희석하여 금속 티타늄과 금속 구리의 함량을 플라즈마 발광분광분석장치(장치명 : ICP-AES SPS-3100; SII 사제)로 측정하였다. 측정한 함량의 결과로부터, 티타늄판과 동판의 단위면적당 금속 티타늄 및 금속 구리의 용해량과, 티타늄 및 구리의 에칭속도를 산출하였다. 그 결과를 실험예 1의 결과와 함께 표 8에 나타낸다.The sampled etchant for metal content analysis was diluted 100 times with 1% nitric acid aqueous solution, and the content of metallic titanium and metallic copper was measured by a plasma emission spectrometer (apparatus name: ICP-AES SPS-3100; manufactured by SII). From the results of the measured contents, the amount of dissolution of titanium metal and copper metal per unit area of the titanium plate and the copper plate, and the etching rate of titanium and copper were calculated. The results are shown in Table 8 together with the results of Experimental Example 1.
또한, 과산화수소 분석용으로서 샘플링한 에칭제는 0.5N의 황산수용액으로 10mL로 매스 업하고, 0.02mol/L의 과망간산칼륨에 의한 산화 환원 적정법에 의해 과산화수소의 함량을 산출하였다. 그 결과를 실험예 1의 결과와 함께 표 9에 나타낸다.The etching agent sampled for the hydrogen peroxide analysis was mass-up to 10 mL with a 0.5N sulfuric acid aqueous solution, and the content of hydrogen peroxide was calculated by an oxidation-reduction titration method using 0.02 mol / L potassium permanganate. The results are shown in Table 9 together with the results of Experimental Example 1.
또한, 본 실험예는 티타늄판과 동판을 각각 1장씩 최장 300분간 계속해서 침지한 실험인데, 본 실험예는 실제 에칭제의 사용시에, 복수장의 반도체 기판을 연속적으로 침지하는 방법을 상정한 모델 실험이며, 최장 300분간 복수장의 반도체 기판을 에칭하여 동일한 에칭제를 연속적으로 사용한 경우의 에칭속도와 과산화수소의 분해율을 비교한 것이다.The present experimental example is an experiment in which a titanium plate and a copper plate are continuously immersed in a single sheet for a maximum of 300 minutes. In this experiment, a model experiment in which a method of continuously immersing a plurality of semiconductor substrates at the time of using an actual etching agent , And the etching rate and the decomposition rate of hydrogen peroxide when the same etching agent was continuously used for etching a plurality of semiconductor substrates for a maximum of 300 minutes.
(분)time
(minute)
에칭제 1Experimental Example 1
Etching 1
에칭제 9Experimental Example 9
Etching 9
(nm/min.)Ti E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Cu E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Ti E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Cu E / R
(nm / min.)
(분)time
(minute)
에칭제 1Experimental Example 1
Etching 1
에칭제 9Experimental Example 9
Etching 9
(%)H 2 O 2 content
(%)
(%)H 2 O 2 Decomposition Rate
(%)
(%)H 2 O 2 content
(%)
(%)H 2 O 2 Decomposition Rate
(%)
실험예 9의 에칭제(에칭제 9)는 본 발명에 따른 킬레이트제인 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)의 함량을 실험예 8의 에칭제(에칭제 8)에 비해 0.3중량% 적은 1.5중량%로 하고, 동판으로부터의 구리(산화구리)의 용출량이 과산화수소의 분해에 어느 정도 영향을 미치는지에 대해 확인하였다. 실험예 1 및 9의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래부터 알려져 있는 구리 부식방지제인 벤조트리아졸을 함유하는 에칭제(에칭제 9)에 비해, 본 발명의 에칭제(에칭제 1)에 의한 에칭 쪽이 동판으로부터의 구리(산화구리)의 총 용출량이 많아지고 있다. 실험예 1의 본 발명의 에칭제(에칭제 1)와 실험예 9의 에칭제(에칭제 9)에서는 구리 부식방지제의 종류가 다를 뿐이기 때문에, 구리 부식방지제의 부식방지효과의 관점에서만 보면, 실험예 9의 에칭제(에칭제 9)에 의한 에칭 쪽이 동판으로부터의 구리(산화구리)의 용출량이 적기 때문에, 과산화수소의 분해가 억제되는 것이다. 그러나, 표 9의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 오히려, 실험예 1의 본 발명의 에칭제(에칭제 1)에 비해, 실험예 9의 에칭제(에칭제 9)는 과산화수소의 분해가 대략 2배의 속도로 진행되고 있다는 결과가 얻어졌다. 자세한 내용은 확실하지 않지만, 벤조트리아졸이 과산화수소에 대해 악영향을 미치고 있음이 시사되며, 금속 구리 또는 구리 합금으로부터의 구리(산화구리)의 용출을 억제하기만 하면 과산화수소의 분해를 억제할 수 있는 것은 아니라는 것을 나타내고 있다. 또한, 비교예 8 및 9의 결과에서 알 수 있듯이, 종래부터 알려져 있는 킬레이트제인 에틸렌디아민을 함유하는 에칭제(에칭제 10) 및 에탄올아민을 함유하는 에칭제(에칭제 11)에서는 이들 킬레이트제가 과산화수소와 반응하여 과산화수소가 급격히 분해되어 버리는 결과가 얻어졌다. 이들 결과로부터, 구리 부식방지제는 금속 구리 또는 구리 합금으로부터의 구리(산화구리)의 용출을 억제하기만 하면 무엇이든 좋은 것은 아니며, 과산화수소에 대해 악영향을 미치지 않고 금속 구리 또는 구리 합금으로부터의 구리(산화구리)의 용출을 효과적으로 억제할 수 있는 것이어야 하며, 또한, 킬레이트제는 구리(산화구리)를 포착(킬레이팅)할 수 있는 것이라면 무엇이든 좋은 것이 아니라, 과산화수소에 대해 악영향을 미치지 않고 구리(산화구리)를 효과적으로 포착(킬레이팅)할 수 있는 것이어야 한다는 것을 알 수 있었다. 이상의 사실로부터, 과산화수소의 분해를 억제하면서, Ti계 금속을 선택적으로 에칭하기 위해서는 구리 부식방지제로서는 구연산 등의 본 발명에 따른 유기산을 선택할 필요가 있으며, 킬레이트제로서는 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제를 선택할 필요가 있음을 알 수 있었다.The etchant (etchant 9) of Experimental Example 9 was obtained in the same manner as in Example 8 except that the content of diethylenetriamine penta (methylenephosphonic acid), which is a chelating agent according to the present invention, was 0.3 wt% %, And it was confirmed to what extent the elution amount of copper (copper oxide) from the copper plate affected the decomposition of hydrogen peroxide. As can be seen from the results of Experimental Examples 1 and 9, as compared with the conventionally known etchant containing benzotriazole (etchant 9) which is a copper corrosion inhibitor, the etchant of the present invention (etchant 1) The total elution amount of copper (copper oxide) from the copper plate on the etching side increases. From the viewpoint of the corrosion-preventing effect of the copper corrosion inhibitor, since the kinds of copper corrosion inhibitors differ only in the etchant (etchant 1) of the present invention and the etchant (etchant 9) of Experimental Example 9 in Experimental Example 1, The dissolution amount of copper (copper oxide) from the copper plate is smaller on the etching side by the etching agent (etching agent 9) of Experimental Example 9, so that decomposition of hydrogen peroxide is suppressed. However, as can be seen from the results of Table 9, rather than the etchant of the present invention (etchant 1) of Experimental Example 1, the etchant of Experimental Example 9 (etchant 9) The result is that it is proceeding at the speed of the ship. Although the details are unclear, it is suggested that benzotriazole has an adverse effect on hydrogen peroxide. The inhibition of hydrogen peroxide decomposition can be suppressed only by inhibiting elution of copper (copper oxide) from metal copper or copper alloy . As can be seen from the results of Comparative Examples 8 and 9, in the etchant containing ethylenediamine (etchant 10) and the etchant containing etanolamine (etchant 11), which are known chelating agents, these chelating agents are hydrogen peroxide And the hydrogen peroxide was rapidly decomposed. From these results, the copper corrosion inhibitor is not effective in suppressing the elution of copper (copper oxide) from metallic copper or copper alloy, and does not adversely affect hydrogen peroxide, but copper from copper or copper alloy The chelating agent should be one which can effectively inhibit the elution of copper (copper), and that the chelating agent is not any good as long as it can capture (chelate) copper (copper oxide), but does not adversely affect hydrogen peroxide Copper) to be effectively captured (chelated). From the above fact, it is necessary to select the organic acid according to the present invention such as citric acid as the copper corrosion inhibitor in order to selectively etch the Ti-based metal while suppressing the decomposition of the hydrogen peroxide. As the chelating agent, It was found that there was a need to select a chelating agent.
실시예 3~6 : 본 발명의 에칭제의 조제-3~6Examples 3 to 6: Formulation of etching agent of the present invention -3 to 6
초순수에, 표 10에 나타낸 중량%가 되도록 과산화수소(와코준야쿠공업주식회사제), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)헵타나트륨염(32% 수용액)(이타르매치재팬주식회사제), 수산화칼륨(와코준야쿠공업주식회사제) 및 구연산(코마츠주식회사제)을 첨가하고 적절히 교반하여 본 발명의 에칭제를 각각 얻었다. 얻어진 에칭제의 pH는 모두 9.0이었다. 당해 에칭제를 에칭제 12~15로 하였다.To the ultrapure water, hydrogen peroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), diethylenetriamine penta (methylenephosphonic acid) hepta sodium salt (32% aqueous solution) (manufactured by Itarmak Japan Co., Ltd.) and potassium hydroxide Manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and citric acid (manufactured by Komatsu Co., Ltd.) were added and stirred appropriately to obtain the etching agent of the present invention. The obtained etchant had a pH of 9.0. This etching agent was designated as Etching Nos. 12 to 15.
실시예 3~6의 에칭제의 조성(성분 및 중량%)을 표 10에 나타낸다.The compositions (components and% by weight) of the etching agents of Examples 3 to 6 are shown in Table 10.
실험예 10~13 : 에칭제 12~15의 침지시험EXPERIMENTAL EXAMPLES 10 TO 13: Immersion tests of the etching agents 12 to 15
실시예 3~6에서 얻어진 각 에칭제를 폴리프로필렌제 용기에 넣고, 40℃로 가온한 당해 에칭제에, 1cm×2cm의 티타늄판(레어메탈릭사제)과 2cm×2cm의 동판(레어메탈릭사제)을 각 1장씩 동시에 300분간 침지하였다. 에칭 중에 소정 시간마다(30, 60, 180, 300분) 금속함량 분석용으로서 100μL, 과산화수소 분석용으로서 100μL를 각각 샘플링하였다.Each of the etching agents obtained in Examples 3 to 6 was placed in a container made of polypropylene and a 1 cm x 2 cm titanium plate (manufactured by Rare Metallic Co., Ltd.) and a copper plate (manufactured by Rare Metallic Co., 2 cm x 2 cm) Were immersed for one hour at the same time for 300 minutes. During the etching, 100 μL for analyzing the metal content and 100 μL for the hydrogen peroxide analysis were sampled at predetermined time intervals (30, 60, 180, and 300 minutes), respectively.
금속함량 분석용으로서 샘플링한 각 에칭제는 1% 질산수용액으로 100배 희석하여 금속 티타늄과 금속 구리의 함량을 플라즈마 발광분광분석장치(장치명: ICP-AES SPS-3100; SII사제)로 측정하였다. 측정한 함량의 결과로부터, 티타늄판 및 동판의 단위면적당 금속 티타늄 및 금속 구리의 용해량과 티타늄 및 구리의 에칭속도를 산출하였다. 그 결과를 표 11에 나타낸다.Each of the sampled etchants used for analyzing the metal content was diluted 100 times with 1% nitric acid aqueous solution, and the content of metallic titanium and metallic copper was measured by a plasma emission spectrometer (apparatus: ICP-AES SPS-3100; manufactured by SII). From the results of the measured contents, the amounts of dissolution of titanium and copper and the etching rates of titanium and copper per unit area of the titanium plate and copper plate were calculated. The results are shown in Table 11.
또한, 과산화수소 분석용으로서 샘플링한 각 에칭제는 0.5N의 황산수용액으로 10mL로 매스 업하고, 0.02mol/L의 과망간산 칼륨에 의한 산화 환원 적정법에 의해 과산화수소의 함량을 산출하였다. 그 결과를 표 12에 나타낸다.Each of the etching agents sampled for the hydrogen peroxide analysis was mass-up to 10 mL with a 0.5N sulfuric acid aqueous solution, and the content of hydrogen peroxide was calculated by an oxidation-reduction titration method using 0.02 mol / L potassium permanganate. The results are shown in Table 12.
또한, 이들 실험예는 티타늄판 및 동판을 각각 1장씩 최대 300분간 계속해서 침지한 실험인데, 본 실험예는 실제 에칭제의 사용시에, 복수장의 반도체 기판을 연속적으로 침지하는 방법을 상정한 모델 실험이며, 최장 300분 동안, 복수장의 반도체 기판을 에칭하여, 동일한 에칭제를 연속적으로 사용한 경우의 에칭속도와 과산화수소의 분해율을 비교한 것이다.These experiments were conducted by immersing the titanium plate and the copper plate one by one for a maximum of 300 minutes for a maximum of 300 minutes. In this experimental example, when using an actual etching agent, a model experiment in which a method of continuously immersing a plurality of semiconductor substrates , And the etch rate and the decomposition rate of hydrogen peroxide when the same etchant is continuously used for a maximum of 300 minutes by etching a plurality of semiconductor substrates.
(분)time
(minute)
에칭제 12Experimental Example 10
Etching 12
에칭제 13Experimental Example 11
Etching 13
에칭제 14Experimental Example 12
Etching 14
에칭제 15Experimental Example 13
Etching 15
(nm/min.)Ti E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Cu E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Ti E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Cu E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Ti E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Cu E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Ti E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Cu E / R
(nm / min.)
(분)time
(minute)
에칭제 12Experimental Example 10
Etching 12
에칭제 13Experimental Example 11
Etching 13
에칭제 14Experimental Example 12
Etching 14
에칭제 15Experimental Example 13
Etching 15
함량
(%)H 2 O 2
content
(%)
분해율
(%)H 2 O 2
Decomposition rate
(%)
함량
(%)H 2 O 2
content
(%)
분해율
(%)H 2 O 2
Decomposition rate
(%)
함량
(%)H 2 O 2
content
(%)
분해율
(%)H 2 O 2
Decomposition rate
(%)
함량
(%)H 2 O 2
content
(%)
분해율
(%)H 2 O 2
Decomposition rate
(%)
실험예 10~13의 결과에서 나타나는 바와 같이, 본 발명에 따른 킬레이트제의 함량이 많을수록, 구리(산화구리)에 의한 과산화수소의 분해를 억제할 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 어떤 에칭제를 이용한 에칭이라도, 높은 Ti/Cu의 용해속도비를 가지며 또한 과산화수소의 분해를 억제할 수 있음을 알 수 있었다.As shown in the results of Experimental Examples 10 to 13, it was found that the decomposition of hydrogen peroxide by copper (copper oxide) can be suppressed as the content of the chelating agent according to the present invention is increased. It was also found that etching with any etching agent has a high dissolution rate ratio of Ti / Cu and can suppress the decomposition of hydrogen peroxide.
실시예 7 : 본 발명의 에칭제의 조제-7 Example 7: Preparation of the etching agent of the present invention-7
초순수에, 표 13에 나타낸 중량%가 되도록 과산화수소(와코준야쿠공업주식회사제), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)헵타나트륨염(32% 수용액)(이타르매치재팬주식회사), 수산화나트륨(와코준야쿠공업주식회사제) 및 구연산(코마츠주식회사제)을 첨가하고 적절히 교반하여 본 발명의 에칭제를 얻었다. 얻어진 에칭제의 pH는 9.2이었다. 당해 에칭제를 에칭제 16으로 하였다.To the ultrapure water, hydrogen peroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), diethylenetriamine penta (methylenephosphonic acid) hepta sodium salt (32% aqueous solution) (Itarmaki Japan Co., Ltd.), sodium hydroxide Ltd.) and citric acid (manufactured by Komatsu K. K.) were added and stirred appropriately to obtain an etching agent of the present invention. The pH of the obtained etching agent was 9.2. This etching agent was designated as etching No. 16.
실시예 8 : 본 발명의 에칭제의 조제-8 Example 8: Preparation of the etching agent of the present invention-8
초순수에, 표 13에 나타낸 중량%가 되도록 과산화수소(와코준야쿠공업주식회사제), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)헵타나트륨염(32% 수용액)(이타르매치재팬주식회사), 수산화나트륨(와코준야쿠공업주식회사제) 및 구연산(코마츠주식회사제)을 첨가하고 적절히 교반하여 본 발명의 에칭제를 얻었다. 얻어진 에칭제의 pH는 9.0이었다. 당해 에칭제를 에칭제 17로 하였다.To the ultrapure water, hydrogen peroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), diethylenetriamine penta (methylenephosphonic acid) hepta sodium salt (32% aqueous solution) (Itarmaki Japan Co., Ltd.), sodium hydroxide Ltd.) and citric acid (manufactured by Komatsu K. K.) were added and stirred appropriately to obtain an etching agent of the present invention. The pH of the obtained etching agent was 9.0. This etching agent was designated as etching 17.
실시예 9 : 본 발명의 에칭제의 조제-9Example 9: Preparation of the etching agent of the present invention-9
초순수에, 표 13에 나타낸 중량%가 되도록 과산화수소(와코준야쿠공업주식회사제), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)헵타나트륨염(32% 수용액)(이타르매치재팬주식회사), 수산화리튬(와코준야쿠공업주식회사제) 및 구연산(코마츠주식회사제)을 첨가하고 적절히 교반하여 본 발명의 에칭제를 얻었다. 얻어진 에칭제의 pH는 9.0이었다. 당해 에칭제를 에칭제 18로 하였다.To the ultrapure water, hydrogen peroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), diethylenetriamine penta (methylenephosphonic acid) hepta sodium salt (32% aqueous solution) (Itarmaki Japan Co., Ltd.), lithium hydroxide Ltd.) and citric acid (manufactured by Komatsu K. K.) were added and stirred appropriately to obtain an etching agent of the present invention. The pH of the obtained etching agent was 9.0. This etching agent was designated as etching 18.
실시예 7~9의 에칭제의 조성(성분 및 중량%)을 실시예 1의 에칭제의 조성과 함께 표 13에 나타낸다.The compositions (components and% by weight) of the etchants of Examples 7 to 9 are shown in Table 13 together with the composition of the etchant of Example 1.
(중량%)Alkali metal hydroxide
(weight%)
3.0KOH
3.0
3.0NaOH
3.0
2.8NaOH
2.8
1.7LiOH
1.7
KOH : 수산화칼륨
NaOH : 수산화나트륨
LiOH : 수산화리튬DEPPO: Diethylene triamine penta (methylene phosphonic acid)
KOH: Potassium hydroxide
NaOH: Sodium hydroxide
LiOH: lithium hydroxide
실험예 14~16 : 에칭제 16~18의 침지시험EXPERIMENTAL EXAMPLES 14 to 16: Immersion test of etching agents 16 to 18
실시예 7~9에서 얻어진 각 에칭제를 폴리프로필렌제 용기에 넣고, 40℃로 가온한 당해 에칭제에 1cm×2cm의 티타늄판(레어메탈릭사제)과 2cm×2cm의 동판(레어메탈릭사제)을 각 1장씩 동시에 300분간 침지하였다. 에칭 중에 소정 시간마다(30, 60, 180, 300분) 금속함량 분석용으로서 100μL, 과산화수소 분석용으로서 100μL를 각각 샘플링하였다.Each of the etching agents obtained in Examples 7 to 9 was placed in a polypropylene container, and a 1 cm x 2 cm titanium plate (manufactured by Rare Metallic Co., Ltd.) and a copper plate (manufactured by Rare Metallic Co., Ltd.) of 2 cm x 2 cm Each one of them was dipped for 300 minutes at the same time. During the etching, 100 μL for analyzing the metal content and 100 μL for the hydrogen peroxide analysis were sampled at predetermined time intervals (30, 60, 180, and 300 minutes), respectively.
금속함량 분석용으로서 샘플링한 각 에칭제는 1% 질산수용액으로 100배 희석하여 금속 티타늄과 금속 구리의 함량을 플라즈마 발광분광분석장치(장치명 : ICP-AES SPS-3100; SII사제)로 측정하였다. 측정한 함량의 결과로부터, 티타늄판 및 동판의 단위면적당 금속 티타늄 및 금속 구리의 용해량과 티타늄 및 구리의 에칭속도를 산출하였다. 그 결과를 표 14에 나타낸다.Each of the sampled etchants used for analyzing the metal content was diluted 100 times with 1% nitric acid aqueous solution, and the content of metallic titanium and metallic copper was measured by a plasma emission spectrometer (apparatus: ICP-AES SPS-3100; manufactured by SII). From the results of the measured contents, the amounts of dissolution of titanium and copper and the etching rates of titanium and copper per unit area of the titanium plate and copper plate were calculated. Table 14 shows the results.
또한, 과산화수소 분석용으로서 샘플링한 각 에칭제는 0.5N의 황산 수용액으로 10mL로 매스 업하고, 0.02mol/L의 과망간산 칼륨에 의한 산화 환원 적정법에 의해 과산화수소의 함량을 산출하였다. 그 결과를 표 15에 나타낸다.Each of the etching agents sampled for the hydrogen peroxide analysis was mass-up to 10 mL with a 0.5N sulfuric acid aqueous solution, and the content of hydrogen peroxide was calculated by an oxidation-reduction titration method using 0.02 mol / L potassium permanganate. Table 15 shows the results.
또한, 이들 실험예는 티타늄판 및 동판을 각각 1장씩 최대 300분간 계속해서 침지한 실험인데, 본 실험예는 실제 에칭제의 사용시에, 복수장의 반도체 기판을 연속적으로 침지하는 방법을 상정한 모델 실험이며, 최장 300분 동안, 복수장의 반도체 기판을 에칭하여, 동일한 에칭제를 연속적으로 사용한 경우의 에칭속도와 과산화수소의 분해율을 비교한 것이다.These experiments were conducted by immersing the titanium plate and the copper plate one by one for a maximum of 300 minutes for a maximum of 300 minutes. In this experimental example, when using an actual etching agent, a model experiment in which a method of continuously immersing a plurality of semiconductor substrates , And the etch rate and the decomposition rate of hydrogen peroxide when the same etchant is continuously used for a maximum of 300 minutes by etching a plurality of semiconductor substrates.
(분)time
(minute)
에칭제 1Experimental Example 1
Etching 1
에칭제 16Experimental Example 14
Etching 16
에칭제 17Experimental Example 15
Etching 17
에칭제 18Experimental Example 16
Etching 18
(nm/min.)Ti E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Cu E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Ti E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Cu E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Ti E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Cu E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Ti E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Cu E / R
(nm / min.)
(분)time
(minute)
에칭제 1Experimental Example 1
Etching 1
에칭제 16Experimental Example 14
Etching 16
에칭제 17Experimental Example 15
Etching 17
에칭제 18Experimental Example 16
Etching 18
함량
(%)H 2 O 2
content
(%)
분해율
(%)H 2 O 2
Decomposition rate
(%)
함량
(%)H 2 O 2
content
(%)
분해율
(%)H 2 O 2
Decomposition rate
(%)
함량
(%)H 2 O 2
content
(%)
분해율
(%)H 2 O 2
Decomposition rate
(%)
함량
(%)H 2 O 2
content
(%)
분해율
(%)H 2 O 2
Decomposition rate
(%)
실험예 1 및 14~16의 결과에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 알칼리 금속 수산화물 중에서도, 수산화리튬 및 수산화나트륨을 함유하는 에칭제(에칭제 16~18)에 의한 에칭 쪽이 티타늄의 에칭속도가 높고, 결과적으로 높은 Ti/ Cu의 용해속도비를 가짐을 알 수 있었다. 또한, 이 에칭제는 수산화칼륨을 함유하는 에칭제(에칭제 1)에 비해 과산화수소의 분해를 동일 정도 이하로 억제할 수 있음을 알 수 있었다. 이들 결과로부터, 본 발명에 따른 알칼리 금속 수산화물 중에서도 수산화리튬 및 수산화나트륨이 바람직한 알칼리 금속 수산화물임을 알 수 있었다.Among the alkali metal hydroxides according to the present invention, as shown in the results of Experimental Examples 1 and 14 to 16, the etching rate of titanium by the etching agent containing the lithium hydroxide and sodium hydroxide (the etching agents 16 to 18) And a high Ti / Cu dissolution rate ratio as a result. It was also found that this etching agent can suppress decomposition of hydrogen peroxide to the same degree or less as compared with an etching agent containing potassium hydroxide (etching first). From these results, it was found that among the alkali metal hydroxides according to the present invention, lithium hydroxide and sodium hydroxide were preferable alkali metal hydroxides.
실시예 10 : 본 발명의 에칭제의 조제-10 Example 10: Preparation of etching agent of the present invention-10
초순수에, 표 16에 나타낸 중량%가 되도록 과산화수소(와코준야쿠공업주식회사제), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)헵타나트륨염(32% 수용액)(이타르매치재팬주식회사), 수산화칼륨(와코준야쿠공업주식회사제) 및 구연산(코마츠주식회사제)을 첨가하고 적절히 교반하여 본 발명의 에칭제를 얻었다. 얻어진 에칭제의 pH는 9.0이었다. 당해 에칭제를 에칭제 19로 하였다.To the ultrapure water, hydrogen peroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), diethylenetriamine penta (methylenephosphonic acid) hepta sodium salt (32% aqueous solution) (Itarmakatch Japan Co., Ltd.), potassium hydroxide Ltd.) and citric acid (manufactured by Komatsu K. K.) were added and stirred appropriately to obtain an etching agent of the present invention. The pH of the obtained etching agent was 9.0. This etching agent was designated as etching No. 19.
실시예 11 : 본 발명의 에칭제의 조제-11 Example 11: Preparation of the etching agent of the present invention-11
초순수에, 표 16에 나타낸 중량%가 되도록 과산화수소(와코준야쿠공업주식회사제), 에틸렌디아민테트라(메틸렌포스폰산)(주식회사동인화학연구소제), 수산화칼륨(와코준야쿠공업주식회사제) 및 구연산(코마츠주식회사제)을 첨가하고 적절히 교반하여 본 발명의 에칭제를 얻었다. 얻어진 에칭제의 pH는 9.0이었다. 당해 에칭제를 에칭제 20으로 하였다.(Manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), ethylenediamine tetra (methylenephosphonic acid) (manufactured by Dong Kurn Co., Ltd.), potassium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and citric acid Manufactured by Komatsu Kogyo Co., Ltd.) was added and stirred appropriately to obtain an etching agent of the present invention. The pH of the obtained etching agent was 9.0. This etching agent was designated as etching 20.
실시예 12 : 본 발명의 에칭제의 조제-12Example 12: Preparation of the etching agent of the present invention -12
초순수에, 표 16에 나타낸 중량%가 되도록 과산화수소(와코준야쿠공업주식회사제), 니트릴로트리스(메틸렌포스폰산)(50% 수용액)(도쿄화성공업주식회사제), 수산화칼륨(와코준야쿠공업주식회사제) 및 구연산(코마츠주식회사제)을 첨가하고 적절히 교반하여 본 발명의 에칭제를 얻었다. 얻어진 에칭제의 pH는 9.0이었다. 당해 에칭제를 에칭제 21로 하였다.(Manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), nitrilotris (methylenephosphonic acid) (50% aqueous solution) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), potassium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) And citric acid (manufactured by Komatsu Co., Ltd.) were added and stirred appropriately to obtain an etching agent of the present invention. The pH of the obtained etching agent was 9.0. This etching agent was designated as etching 21.
비교예 10 : 비교용 에칭제의 조제-10Comparative Example 10: Preparation of Comparative Etching Agent-10
초순수에, 표 16에 나타낸 중량%가 되도록 과산화수소(와코준야쿠공업주식회사제), 1-히드록시에탄-1,1-비스(포스폰산)(60% 수용액)(와코준야쿠공업주식회사제), 수산화칼륨(와코준야쿠공업주식회사제) 및 구연산(코마츠주식회사제)을 첨가하고 적절히 교반하여 본 발명의 에칭제를 얻었다. 얻어진 에칭제의 pH는 9.0이었다. 당해 에칭제를 에칭제 22로 하였다.Hydrogen peroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 1-hydroxyethane-1,1-bis (phosphonic acid) (60% aqueous solution) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to ultrapure water, Potassium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and citric acid (manufactured by Komatsu Co., Ltd.) were added and stirred appropriately to obtain an etching agent of the present invention. The pH of the obtained etching agent was 9.0. This etching agent was designated as etching 22.
실시예 10~12 및 비교예 10의 에칭제의 조성(성분 및 중량%)을 표 16에 나타낸다.The compositions (components and% by weight) of the etching agents of Examples 10 to 12 and Comparative Example 10 are shown in Table 16.
(중량%)Chelating agent
(weight%)
1.5DEPPO
1.5
1.5EDTPO
1.5
1.5NTPO
1.5
1.5HEDPO
1.5
(중량%)Citric acid
(weight%)
EDTPO : 에틸렌디아민테트라(메틸렌포스폰산)
NTPO : 니트릴로트리스(메틸렌포스폰산)
HEDPO : 1-히드록시에탄-1,1-비스(포스폰산)DEPPO: Diethylene triamine penta (methylene phosphonic acid)
EDTPO: Ethylenediaminetetra (methylenephosphonic acid)
NTPO: Nitrile tris (methylenephosphonic acid)
HEDPO: 1-hydroxyethane-1,1-bis (phosphonic acid)
실험예 17~20 : 에칭제 19~22의 침지시험Experimental Examples 17 to 20: Immersion tests of Etching Agents 19 to 22
실시예 10~12 및 비교예 10에서 얻어진 각 에칭제를 폴리프로필렌제 용기에 넣고, 40℃로 가온한 당해 에칭제에 3cm×2cm의 티타늄판(레어메탈릭사제)과 4cm×2cm의 동판(레어메탈릭사제)을 각 1장씩 동시에 300분간 침지하였다. 에칭 중에 소정 시간마다(30, 60, 180, 300분) 금속함량 분석용으로서 100μL, 과산화수소 분석용으로서 100μL를 각각 샘플링하였다.Each of the etching agents obtained in Examples 10 to 12 and Comparative Example 10 was placed in a container made of polypropylene, and a 3 cm x 2 cm titanium plate (manufactured by Rare Metallic Co., Ltd.) and a 4 cm x 2 cm copper plate Manufactured by Metallic Co., Ltd.) were immersed for one hour at the same time for 300 minutes. During the etching, 100 μL for analyzing the metal content and 100 μL for the hydrogen peroxide analysis were sampled at predetermined time intervals (30, 60, 180, and 300 minutes), respectively.
금속함량 분석용으로서 샘플링한 각 에칭제는 1% 질산수용액으로 100배 희석하여 금속 티타늄과 금속 구리의 함량을 플라즈마 발광분광분석장치(장치명 : ICP-AES SPS-3100; SII사제)로 측정하였다. 측정한 함량의 결과로부터, 티타늄판과 동판의 단위면적당 금속 티타늄 및 금속 구리의 용해량과 티타늄 및 구리의 에칭속도를 산출하였다. 그 결과를 표 17에 나타낸다.Each of the sampled etchants used for analyzing the metal content was diluted 100 times with 1% nitric acid aqueous solution, and the content of metallic titanium and metallic copper was measured by a plasma emission spectrometer (apparatus: ICP-AES SPS-3100; manufactured by SII). From the results of the measured contents, the dissolution amount of titanium metal and copper metal per unit area of the titanium plate and copper plate, and the etching rate of titanium and copper were calculated. The results are shown in Table 17.
또한, 과산화수소 분석용으로서 샘플링한 각 에칭제는 0.5N의 황산 수용액으로 10mL로 매스 업하고, 0.02mol/L의 과망간산칼륨에 의한 산화 환원 적정법에 의해 과산화수소의 함량을 산출하였다. 그 결과를 표 18에 나타낸다.Each of the etching agents sampled for the hydrogen peroxide analysis was mass-up to 10 mL with a 0.5N sulfuric acid aqueous solution, and the content of hydrogen peroxide was calculated by an oxidation-reduction titration method using 0.02 mol / L potassium permanganate. The results are shown in Table 18.
또한, 이들 실험예는 티타늄판 및 동판을 각각 1장씩 최대 300분간 계속해서 침지한 실험이며, 실험예 1~16의 실험조건과 비교해서 티타늄판의 면적을 1.5배~3배로 하고 동판의 면적을 2배로 하여 실시한 예이다. 본 실험예는 실제 에칭제의 사용시보다도 가혹한 조건에서의 모델 실험이며, 킬레이트제의 차이로 인한 과산화수소 분해억제효과의 차이를 확인한 것이다.These experiments were conducted by immersing the titanium plate and the copper plate one by one continuously for a maximum of 300 minutes, and compared with the experimental conditions of Experimental Examples 1 to 16, the area of the titanium plate was changed from 1.5 times to 3 times, 2 times. This experimental example is a model experiment under harsh conditions than the actual etching agent, and confirms the difference in the hydrogen peroxide decomposition inhibiting effect due to the difference of the chelating agent.
(분)time
(minute)
에칭제 19Experimental Example 17
Etching 19
에칭제 20Experimental Example 18
Etching 20
에칭제 21Experimental Example 19
Etching 21
에칭제 22Experimental Example 20
Etching 22
(nm/min.)Ti E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Cu E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Ti E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Cu E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Ti E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Cu E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Ti E / R
(nm / min.)
(nm/min.)Cu E / R
(nm / min.)
(분)time
(minute)
에칭제 19Experimental Example 17
Etching 19
에칭제 20Experimental Example 18
Etching 20
에칭제 21Experimental Example 19
Etching 21
에칭제 22Experimental Example 20
Etching 22
함량
(%)H 2 O 2
content
(%)
분해율
(%)H 2 O 2
Decomposition rate
(%)
함량
(%)H 2 O 2
content
(%)
분해율
(%)H 2 O 2
Decomposition rate
(%)
함량
(%)H 2 O 2
content
(%)
분해율
(%)H 2 O 2
Decomposition rate
(%)
함량
(%)H 2 O 2
content
(%)
분해율
(%)H 2 O 2
Decomposition rate
(%)
실험예 17~19의 결과에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 킬레이트제 중에서도, 과산화수소 분해억제효과 면에서 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)을 함유하는 에칭제(에칭제 19) 및 니트릴로트리스(메틸렌포스폰산)을 함유하는 에칭제(에칭제 21)가 바람직하고, 니트릴로트리스(메틸렌포스폰산)을 함유하는 에칭제(에칭제 21)가 가장 과산화수소의 분해를 억제할 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 실험예 20의 결과에서 나타난 바와 같이, 구조 중에 질소 원자를 갖지 않는 포스폰산계 킬레이트제를 함유하는 에칭제(에칭제 22)에서는 이 에칭제를 장시간 연속적으로 사용하면, 급격히 과산화수소가 분해되어 장시간 계속해서 사용하는 것은 곤란함을 알 수 있었다.As shown in the results of Experimental Examples 17 to 19, among the chelating agents according to the present invention, an etchant containing diethylene triamine penta (methylene phosphonic acid) (etchant 19) and nitrile tris (Etchant 21) containing nitrilotris (methylenephosphonic acid) is preferable, and that an etchant containing nitrilotris (methylenephosphonic acid) (etchant 21) can suppress decomposition of hydrogen peroxide the most there was. In addition, as shown in the results of Experimental Example 20, when this etching agent is continuously used for a long time in an etching agent containing a phosphonic acid chelating agent having no nitrogen atom in the structure (etching agent 22), hydrogen peroxide is rapidly decomposed It was found that it was difficult to continue use for a long time.
이상의 결과로부터, (B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제와 (D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산을 조합한 본 발명의 에칭제만이, Ti/Cu의 용해속도비를 저하시키는 일없이 과산화수소의 분해를 가장 억제(방지)할 수 있으며, 결과적으로 액 수명이 길어지기 때문에, 장시간 연속 사용이 가능한 에칭제가 됨을 알 수 있었다. 또한, 본 발명의 에칭제는 적당한 에칭속도를 가지고 있기 때문에 에칭속도를 컨트롤하기 쉬운 에칭제임을 알 수 있었다.From the above results, it can be seen that only the etching agent of the present invention in which (B) a phosphonic acid chelating agent having a nitrogen atom in its structure and (D) an organic acid having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups are combined, It is possible to suppress (prevent) the decomposition of the hydrogen peroxide without lowering the dissolution rate ratio of the hydrogen peroxide solution. As a result, the life of the solution is prolonged. In addition, since the etching agent of the present invention has an appropriate etching rate, it can be seen that the etching agent is easy to control the etching rate.
본 발명의 에칭제는 Ti계 금속과 이 Ti계 금속을 갖는 반도체 기판에서의 Ti계 금속 가공에 사용하는 에칭제이며, 더욱 상세하게는 Ti계 금속의 상부에 금속 구리 또는 구리 합금을 갖는 반도체 기판상의 Ti계 금속의 에칭제로서 바람직한 에칭제이다.The etching agent of the present invention is an etching agent used for processing a Ti-based metal in a semiconductor substrate having a Ti-based metal and a Ti-based metal, more particularly, a semiconductor substrate having a metal- Is a preferable etching agent for the Ti-based metal.
본 발명의 에칭방법은 Ti계 금속을 갖는 반도체 기판에서의 Ti계 금속 가공에 적합한 에칭방법이며, 더욱 상세하게는 Ti계 금속과 이 Ti계 금속의 상부에 금속 구리 또는 구리 합금을 갖는 반도체 기판상의 Ti계 금속의 선택적 에칭에 적합한 에칭방법이다.The etching method of the present invention is an etching method suitable for Ti-based metal processing in a semiconductor substrate having a Ti-based metal, and more particularly, to a method for etching a Ti-based metal on a semiconductor substrate having a Ti-based metal and a metallic copper or copper alloy on the Ti- Ti-based metal.
본 발명의 에칭제 조제액은 과산화수소를 포함하여 이루어진 용액과 혼합함으로써 본 발명의 에칭제로 할 수 있는 것으로, 본 발명의 에칭제의 용시 조제에 적합한 조제액이다.The etching solution of the present invention can be used as the etching solution of the present invention by mixing with a solution containing hydrogen peroxide, and is a preparation solution suitable for the preparation of the etching solution of the present invention.
Claims (18)
(A) 과산화수소
(B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제
(C) 알칼리 금속 수산화물
(D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산1. An aqueous solution containing at least the following (A), (B), (C) and (D): an aqueous solution containing titanium metal and an etchant for titanium metal on a semiconductor substrate having a metal copper or copper alloy on top of the titanium metal My.
(A) hydrogen peroxide
(B) a phosphonic acid-based chelating agent having a nitrogen atom in its structure
(C) an alkali metal hydroxide
(D) an organic acid having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups
상기 에칭제의 pH 범위가 7~10인 에칭제.The method according to claim 1,
Wherein the etchant has a pH range of 7 to 10.
(A) 과산화수소의 함량이 10~33중량%, (B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제의 함량이 0.05~5중량%, (C) 알칼리 금속 수산화물의 함량이 0.2~5중량%, 및 (D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산의 함량이 0.01~5중량%인 에칭제.The method according to claim 1,
(A) a content of a phosphonic acid chelating agent having a nitrogen atom in the structure of 0.05 to 5% by weight, (C) an alkali metal hydroxide in an amount of 0.2 to 5% by weight, (B) , And (D) 0.01 to 5% by weight of an organic acid having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups.
(B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제는 니트릴로트리스(메틸렌포스폰산), 에틸렌디아민테트라(메틸렌포스폰산) 또는 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)인 에칭제.The method according to claim 1,
(B) A phosphonic acid chelating agent having a nitrogen atom in its structure is nitrilotris (methylenephosphonic acid), ethylenediaminetetra (methylenephosphonic acid), or diethylenetriamine penta (methylenephosphonic acid).
(B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제가 니트릴로트리스(메틸렌포스폰산)인 에칭제.The method according to claim 1,
(B) an etching agent in which a phosphonic acid-based chelating agent having a nitrogen atom in its structure is nitrilotris (methylenephosphonic acid).
(C) 알칼리 금속 수산화물은 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화 루비듐 및 수산화세슘으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 에칭제.The method according to claim 1,
(C) the alkali metal hydroxide is selected from the group consisting of lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide and cesium hydroxide.
(C) 알칼리 금속 수산화물이 수산화리튬 또는 수산화나트륨인 에칭제.The method according to claim 1,
(C) an alkali metal hydroxide is lithium hydroxide or sodium hydroxide.
(D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산이 구연산인 에칭제. The method according to claim 1,
(D) an organic acid having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups is citric acid.
상기 수용액이 실질적으로 (A), (B), (C) 및 (D)만으로 이루어지는 에칭제.The method according to claim 1,
Wherein the aqueous solution consists essentially of (A), (B), (C) and (D).
(A) 과산화수소를 포함하여 이루어지는 용액과, (B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제, (C) 알칼리 금속 수산화물 및 (D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산을 포함하는 수용액인 에칭제 조제액으로부터 조제되는 에칭제.The method according to claim 1,
(B) a phosphonic acid chelating agent having a nitrogen atom in its structure, (C) an alkali metal hydroxide, and (D) an organic acid having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups Wherein the etching solution is an aqueous solution containing an organic solvent.
20~35중량%의 (A) 과산화수소를 포함하여 이루어지는 용액과, 1~10중량%의 (B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제, 4~10중량%의 (C) 알칼리 금속 수산화물 및 0.2~10중량%의 (D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산을 포함하는 수용액인 에칭제 조제액을 중량비 기준으로 혼합비 50:50~95:5의 비율로 혼합하여 조제되는 에칭제.The method according to claim 1,
(B) a phosphonic acid chelating agent having a nitrogen atom in its structure, (C) an alkali metal hydroxide (C) in an amount of 4 to 10 wt.%, And 0.2 to 10% by weight of (D) an aqueous solution containing an organic acid having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups are mixed at a mixing ratio of 50: 50 to 95: 5 on a weight basis Etching agent to be prepared.
(A) 과산화수소
(B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제
(C) 알칼리 금속 수산화물
(D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산A method for manufacturing a semiconductor device comprising the steps of: using an etching agent which is an aqueous solution containing at least the following (A), (B), (C) and (D) Titanium-based metal is selectively etched.
(A) hydrogen peroxide
(B) a phosphonic acid-based chelating agent having a nitrogen atom in its structure
(C) an alkali metal hydroxide
(D) an organic acid having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups
상기 에칭제의 pH의 범위가 7~10인 에칭방법.13. The method of claim 12,
Wherein the pH of the etchant ranges from 7 to 10.
상기 티타늄계 금속이 층상 구조의 것 또는 막상 구조의 것으로서, 상기 금속 구리 또는 구리 합금이 막상 구조의 것, 배선 구조의 것 또는 범프상 구조의 것인 에칭방법.13. The method of claim 12,
Wherein the titanium-based metal has a layered structure or a film-like structure, and the metallic copper or copper alloy has a film-like structure, a wiring structure or a bump-like structure.
(B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제
(C) 알칼리 금속 수산화물
(D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산(A) an aqueous solution containing at least the following (B), (C) and (D), and further comprising (A) a solution containing hydrogen peroxide, wherein the titanium-based metal and the titanium- An etching solution for preparing an etching agent for a titanium-based metal on a semiconductor substrate having an alloy.
(B) a phosphonic acid-based chelating agent having a nitrogen atom in its structure
(C) an alkali metal hydroxide
(D) an organic acid having at least one hydroxyl group and at least three carboxyl groups
(B) 구조 중에 질소 원자를 갖는 포스폰산계 킬레이트제의 함량이 1~10중량%, (C) 알칼리 금속 수산화물의 함량이 4~10중량%, 및 (D) 적어도 1개의 히드록실기와 적어도 3개의 카르복실기를 갖는 유기산의 함량이 0.2~10중량%인 에칭제 조제액.16. The method of claim 15,
(C) the content of the alkali metal hydroxide is 4 to 10% by weight, and (D) the content of the phosphonic acid chelating agent having at least one hydroxyl group and at least one hydroxyl group Wherein the content of the organic acid having three carboxyl groups is 0.2 to 10% by weight.
20~35중량%의 (A) 과산화수소를 포함하여 이루어지는 용액과 혼합하여 에칭제를 조제하기 위하여 사용되는 에칭제 조제액.17. The method of claim 16,
(A) 20 to 35% by weight of a solution containing hydrogen peroxide to prepare an etching agent.
(A) 과산화수소를 포함하여 이루어지는 용액과의 혼합비가 중량비 기준으로 50:50~95:5인 에칭제 조제액.18. The method of claim 17,
(A) a solution containing hydrogen peroxide in a weight ratio of 50:50 to 95: 5.
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